HP im Akronym LBHP steht für ‚High Performance‘ und bezieht sich nicht nur auf die hohen Lichtleistungen der modularen Balkenbeleuchtungen. Durch den Einsatz modernster High-Power-LED-Technologie und einer optimierten Leistungselektronik erreichen die Beleuchtungen Helligkeiten von 120.000 Lux im Dauerbetrieb und bis zu 1Mio. Lux im Blitzbetrieb. Diese Werte verstecken sich in einem kompakten Aluminiumprofil, das flexibel konfigurierbar ist. Die Beleuchtungslängen können in 100mm-Schritten individuell gewählt werden, was zu einer schnellen und kostengünstigen Verfügbarkeit führt, da spezifische Konstruktionen und Einzelfertigungen entfallen. Mit dem Modulkonzept lassen sich lange Beleuchtungen mit einer Leuchtfeldlänge von 2m und darüber hinaus realisieren. Dadurch können große Prüfobjekte wie Karosserieteile oder Plattenmaterial mit nur einer Beleuchtung homogen ausgeleuchtet werden, auch aus Arbeitsabständen >1m.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Beleuchtung durch optisches Zubehör wie Lens Arrays, Diffusoren und Polarisatoren flexibel an die jeweilige Applikation anzupassen. Dies lässt eine präzise Steuerung des Lichtwinkels sowie eine gezielte Ausleuchtung des Prüfbereichs zu. So können mithilfe der Lens Arrays die Abstrahlwinkel der LEDs von 150° schrittweise auf bis zu 16° reduziert werden, um eine optimale Fokussierung des Lichts auf den gewünschten Abstand zu garantieren. Zusätzlich können je nach Beschaffenheit der zu prüfenden Oberfläche Diffusoren, Polarisatoren oder eine Kombination aus beiden eingesetzt werden. Die Auswahl verschiedener Wellenlängen von Blau (470nm) bis IR (850nm) unterstützt eine kontrastreiche Darstellung der Prüfmerkmale.
Robust und kompakt bis zu IP69K
Das Beleuchtungsdesign setzt neben Flexibilität ebenso auf Kompaktheit sowie Leichtigkeit und vereinfacht damit die mechanische Integration der LBHP-Serie. Für die Montage können sowohl das rückseitige Nutenprofil als auch die stirnseitigen Montagebohrungen genutzt werden. In Verbindung mit dem Montagewinkel ermöglicht dies eine drehbare Montage. Trotz ihrer Kompaktheit halten die Balkenbeleuchtungen industriellen Bedingungen stand. Die Schutzart IP50 kann bei Bedarf auf IP64 erweitert werden. Zukünftig stehen Konfigurationen für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie mit Schutzart IP69K zur Verfügung. Das einheitliche M16-Anschlusskonzept sowie die integrierte Controller-Technologie sorgen für eine zügige elektrische Integration und einen zuverlässigen Betrieb im Permanent-/Schalt- oder Blitzmodus. Letzterer gewährleistet dank äußerst kurzer Blitzzeiten (10 bis 750µs) und Helligkeiten (bis 1Mio. Lux) fremdlichtunabhängiges Prüfen ohne Bewegungsunschärfe. So können z.B. Logistikprozesse (auch bei großen Portalen) zuverlässig umgesetzt werden.
Pick&Place für E-Mobilität
Ein Beispiel für den erfolgreichen Einsatz der LBHP-Serie ist die Zusammenarbeit mit Schaeffler. Seit über 75 Jahren produziert die Gruppe Präzisionskomponenten und Systeme für Antriebsstrang und Fahrwerk sowie Wälz- und Gleitlagerlösungen für eine Vielzahl von Industrieanwendungen. Mit dem Bereich Special Machinery hat Schaeffler an vierzehn Standorten weltweit ein Netzwerk zur Realisierung von Produktionslösungen. Einer dieser Standorte befindet sich in Bühl und hat sich auf Produktionslösungen für die Herstellung und Prüfung von Komponenten und Systemen für die Elektromobilität, insbesondere der Rotor- & Statorfertigung, spezialisiert.
Im konkreten Anwendungsfall galt es, eine hochautomatisierte Produktionsanlage für Statoren zu optimieren. Das eingesetzte Bildverarbeitungssystem sollte einen Roboter dabei unterstützen, Einzelteile präzise aus einer Sichtverpackung (Blister) zu entnehmen und zu platzieren. Die Blister, etwa 400x600mm groß, werden über fahrerlose Transportsysteme (FTS) vollautomatisch an die einzelnen Produktionsstationen (Bahnhöfe) geliefert. Im ersten Fall befüllt der am jeweiligen Bahnhof positionierte Roboter die Blister mit Bauteilen. Die Kamera erteilt dabei eine Freigabe, ob die Nester im Blister leer sind und keine Rückstände von vorherigen Bauteilen enthalten. Während der Bestückung erhält der Roboter fortlaufend Informationen darüber, welche Plätze noch für die Beladung verfügbar sind. Im zweiten Szenario entnimmt der Roboter die entsprechenden vorgefertigten Objekte. Aufgabe ist es, die produzierten Teile erfolgreich in den weiteren Produktionsprozess einzuführen. Zentrales Ziel war es, die Effizienz und Präzision des Pick&Place-Prozesses zu maximieren, indem der Roboter in der Lage ist, mehrere Einzelteile gleichzeitig aus den Blistern zu entnehmen und korrekt in die Produktionslinie einzufügen. Dabei ist eine Vollständigkeitsprüfung mit Hilfe eines Visionsystems unerlässlich. Es muss sichergestellt werden, dass alle erforderlichen Teile in korrekter Position und Anzahl in der Verpackung vorhanden sind. Bereits ein fehlendes oder falsch positioniertes Objekt kann den gesamten Produktionsprozess beeinträchtigen und zu Verzögerungen führen, was besonders in hochfrequenten Fertigungsprozessen inakzeptabel ist. Zudem ist eine wiederholte Vollständigkeitsprüfung erforderlich, da mehrere Eingriffe in die Maschine erfolgen.
Schwierige bauliche Gegebenheiten
Aufgrund des Platzbedarfs des Roboters musste zwischen Kamera, Beleuchtung und Blister ein Arbeitsabstand von etwa 120cm eingehalten werden. Dies stellte die Ingenieure vor eine Herausforderung, da Beleuchtungslösungen in der Regel mit zunehmender Entfernung an Intensität und Homogenität verlieren. Es war also eine leistungsstarke Lösung notwendig, die auch bei großen Distanzen für eine ausreichende und gleichmäßige Ausleuchtung sorgt und dabei platzsparend in eine bestehende Fertigungslinie integriert werden kann. Gleichzeitig sollte das System anpassungsfähig und kosteneffizient bleiben, um schnell auf veränderte Anforderungen reagieren zu können. Problematisch war darüber hinaus die Instabilität der Blister. Diese bestehen aus Tiefziehfolie und tendieren dazu, sich während des Transports und der Lagerung leicht zu verformen. Das führte bei direkter Beleuchtung durch ein Flächenlicht zu unerwünschten Reflexionen, welche die Bildauswertung erheblich erschwerten. Besonders problematisch war es bei den zu prüfenden schwarzen Teilen, die wenig Kontrast zum ebenfalls schwarzen Blistermaterial boten. In diesem speziellen Fall war auch der exakte Einfallswinkel der Beleuchtung für ein zufriedenstellendes Prüfbild entscheidend.