Die Aufgabe definiert einer der Roboterprogrammierer der Mühlbauer Technologie wie folgt: „Unser Anspruch war eine einfache, intuitive und übersichtliche Softwarelösung, die außerhalb der Standard Bin Picking Applikation läuft. Hier ging es erstmals um eine Prüfanlage für Front- und Heckstoßfänger. Aktuell kommen das Kamera-System und die Software primär bei der Produktion bzw. der Radarfähigkeits-Prüfung von Automotive-Exterieur-Komponenten zum Einsatz.“ Um die Anforderungen zu erfüllen, hat HD Vision Systems ein System entwickelt, das auf der Basisvarianten von LumiScan VGR mit zwei LumiScanX Lichtfeldsystemen und zwei Musterprojektionseinheiten LumiScan Spot aufsetzt. Das Komplettsystem nutzt die Lichtfeldtechnologie, welche Reflexionen, Glanz und Okklusion wirksam reduziert, was zu deutlich besseren und qualitativ hochwertigeren Punktwolken auf den glänzend lackierten Stoßfängern führt. Damit ist z.B. eine Identifikation des Bauteiltyps und die exakte Bestimmung der Lage im Raum möglich, sowie die Erkennung einer evtl. vorhanden Deformation der biegeschlaffen Bauteile.
Roboterbahn & Kameraposition
In Zusammenarbeit zwischen den Entwicklern von HD Vision Systems und den Programmierern von Mühlbauer Technologie wurde die für diese Anwendung erforderliche Roboterschnittstelle entwickelt. Es wird dabei eine entsprechende Korrektur der Roboterbahn vorgenommen, um alle relevanten Prüf-Punkte auf die direkte Bauteiloberfläche mit dem Roboter zu erreichen. Hierbei wird sichergestellt, dass selbst bei verwundenen Teilen an der richtigen Stelle gemessen wird. Alle diese Berechnungen – inklusive der Roboterbahnbestimmung – werden in Sekundenbruchteilen durch die Software realisiert. Eine der wichtigsten Entscheidungen war die Festlegung der Kameraposition. Im ersten Konzept wurden zwei Kamerasysteme stationär montiert, was Vorteile bei der Taktzeit brachte, aber die Flexibilität hinsichtlich der Bauteilvarianz einschränkte. In den aktuellen Konzepten werden die Kamerasysteme überwiegend durch den Prüfroboter geführt, um eine maximale Flächenabdeckung und Flexibilität zu erreichen. Da die Bildaufnahmen immer von der lackierten Oberfläche gemacht werden, sind die Bilder stark abhängig von der Belichtungseinstellung der Kamera. Die Anlagen werden daher als geschlossene Kabinen ausgeführt, um konstante Lichtbedingungen zu schaffen, unabhängig von Tageszeit oder Hallenbeleuchtung. Stark reflektierende und dunkle Bauteiltypen wurden am schwierigsten erkannt. Die Lösung war eine Zusammenführung aus mehreren Bild-Aufnahmen. Um die Leistung der 3D-Lichtfeldkameras zu verbessern, wurde jede Kamera durch die Musterprojektoren LumiScan Spot unterstützt. Alle gesammelten Daten werden in LumiScan VGR verarbeitet, dessen Hauptaufgabe neben der genauen Bauteilvermessung darin besteht, zu prüfen, ob die generierte Roboterbahn im sicheren Bereich liegt und vollständig kollisionsfrei ist. Je nach Ergebnis werden die Bahnkoordinaten neu berechnet.
Anpassung an neue Bauteile
Viele Kunden haben eine hohe Varianz in ihrem Bauteilspektrum und fordern eine einfache Integration neuer Bauteile für ihre Prüfsysteme. Die HD Vision System Lösung ermöglicht den Einsatz einer entsprechend vereinfachten Bauteilablage für viele ähnliche Bauteile, z.B. Front- oder Heckstoßfänger. Die Bauteilauflage kann in verschiedenen Parametern eingestellt werden. Damit entfällt die Anschaffung von zusätzlicher Hardware für die Integration neuer Bauteile, da diese rein auf Softwareebene angelernt werden können. Durch die direkte Anbindung als ProfiNet-Slave zum Roboter und einer eigens angepassten Schnittstelle hat HD Vision Systems eine Systemlösung geschaffen, die bereits in dreizehn Prüfanlagen erfolgreich im In- und Ausland in Betrieb ist.
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