Session: 8B itsowl-tt-soprim Düspohl Maschinenbau GmbH 11. Oktober 2017 Lemgo.

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1 Session: 8B itsowl-tt-soprim Düspohl Maschinenbau GmbH 11. Oktober 2017 Lemgo

2 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

3 Einführung düspohl Maschinenbau GmbH Das Unternehmen Gegründet 2002 Schwerpunkte: Anlagen für die Profilummantelung Anlagen für die Flächenkaschierung Sägen, Fräsen, Kleberextruder, etc. Heute 46 Mitarbeiter MultiWrap: Fenster-/Holzprofile WideWrap: Flächenkaschierung RoboWrap: Automatisierung der Profilummantelung it s OWL Clustermanagement GmbH

4 Einführung Universität Bielefeld Expertise für Interaktive Intelligente Systeme Zwei 2007 gegründete zentrale wissenschaftliche Einrichtungen der Universität Bielefeld mit Fokus auf Mensch-Maschine Interaktion Maschinelles Lernen Intelligente (Robotik-) Systeme Mitarbeiter: > 280 Wissenschaftler Institut für Kognition und Robotik Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie Arbeitsgruppe Kognitronik & Sensorik Ressourceneffiziente Mikroelektronik Hardware und Software für eingebettete Systeme Anwendungsorientierte Systemintegration it s OWL Clustermanagement GmbH

5 Einführung Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt Wandel in der Profilummantelung Variantenvielfalt an Dekoren und Profil-Geometrien steigt stetig Ein Folienlieferant im Kunststofffensterbereich liefert heute ca. 120 verschiedene Dekore Der Fenstersystemhersteller der die Profile herstellt, verfügt dann noch einmal über eine Bandbreite von ca. 800 verschiedenen Profilen Die Losgröße der einzelnen Aufträge wird immer kleiner Wirtschaftlichkeit einer klassischen Serienproduktion sinkt Düspohl begegnet dieser Anforderung mit der RoboWrap: Automatisierung des Rüstvorgangs Konfiguration durch Roboterarme Rüstzeit sinkt: 1 ½ h 5 min Kosteneffizienz bis zur Losgröße 1 Weltweit erste automatisch einrüstende Profilummantelungsanlage it s OWL Clustermanagement GmbH

6 Einführung Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt Qualitätssicherung Eine Qualitätssicherung ist für die Einhaltung von Normen und eine gleichbleibende Produktqualität unerlässlich Die Profilummantelung ist ein vergleichsweise stabiler Prozess Notwendigkeit einer Überwachung und Feinjustierung der Betriebsparameter besteht primär beim Ein-/Umrüsten einer Anlage Der relative Anteil dieser Aufgaben steigt Einhaltung der Betriebsparameter zunehmend der Flaschenhals Fachkräftemangel Ein Experte muss heute den parallelen Betrieb mehrerer Anlagen gewährleisten Mitarbeiter müssen durch technische Ansätze entlastet werden it s OWL Clustermanagement GmbH

7 Einführung Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt Qualitätssicherung - Teilaspekt Primerauftrag Zur dauerhaften Verklebung mit Dekorfolien müssen Profile zunächst vorbehandelt werden Düspohl hat dazu den innovativen PrimeStar entwickelt Jedes Profil (Länge 6 m) wird durch einen spezifischen Primerkopf geführt Primerlösung wird in erster Kammer aufgetragen und überschüssige Lösung in einer zweiten sofort wieder abgesaugt Sehr homogener Auftrag Ermöglicht geringe Auftragsmengen Kopf wird dabei so positioniert, dass er das Profil zu keinem Zeitpunkt berührt Ausschnitt 1-2 mm umlaufend Herstellungstoleranzen und Verwindungen des Profils Hoher Aufwand Validierung des Auftrags manuell durch UV-Licht it s OWL Clustermanagement GmbH

8 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

9 Zielsetzung Selbstoptimierender Primerauftrag in konventionellen und teilautomatisierten Profilummantelungsanlagen Adaption des Primerkopfes Materialtoleranzen erkennen und durch Nachführen des Kopfes ausgleichen Rüstprozess im Bereich des PrimeStars vereinfachen und somit beschleunigen Betriebssicherheit erhöhen Überwachung des Primerauftrags Lückenlose Qualitätskontrolle Weniger Ausschuss Auftragsmenge kann noch weiter reduziert werden (Umweltschutz) Adaptiver Betrieb Primerauftrag automatisch regeln it s OWL Clustermanagement GmbH

10 Zielsetzung Selbstoptimierender Primerauftrag in konventionellen und teilautomatisierten Profilummantelungsanlagen Adaption des Primerkopfes Überwachung der Relativposition Primerkopf zu Profil Ansteuern der Aktorik (Primerkopf nachführen) Stoppen bei Fehlern (Verkantet etc.) Überwachung des Primerauftrags optische/kontaktlose Validierung eines homogenen Primerauftrags Absaugleistung/Auftragsmenge adaptiv nachregeln Minimaler Primer Einsatz it s OWL Clustermanagement GmbH

11 Vorgehensweise Selbstoptimierender Primerauftrag in konventionellen und teilautomatisierten Profilummantelungsanlagen Bestandsaufnahme & Analyse Profilvermessung Kontrolle des Primerauftrags Validierung & Integration Spezifikation der Anforderungen Marktanalyse geeigneter Messtechnik Konzeption eines Messaufbaus Prototypischer Aufbau Schnittstellen und Regel Strategie Konzeption eines Messaufbaus Prototypischer Aufbau Schnittstellen und Regelstrategie Praktische Umsetzung an realer Anlage Validierung der Konzepte Zusammenspiel der Regelungsstrategien unter Produktionsbed. it s OWL Clustermanagement GmbH

12 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

13 Erfassbar Vertikal Ergebnisse Positionsüberwachung Messung im Lichtschnittverfahren (1 Laserscanner ausreichend) Befestigung am Primerkopf Position wird beim Einrüsten von Bediener angelernt Im Betrieb wird mittels Iterative Closest Point (ICP) die Transformation zwischen angelernter und aktueller Punktwolke bestimmt Diese Transformation wird direkt zur Ansteuerung der Aktorik eingesetzt und führt den Kopf so automatisch nach Nicht korrigierbare Sprünge können erkannt werden Laserscanner Power Status Winkel Horizontal it s OWL Clustermanagement GmbH

14 Messwert [mm] Messwert [mm] Ergebnisse Positionsüberwachung Fehler ca. 0,09 mm Distanz [mm] Fehler ca. 0,03 mm Vertikale Position [mm] it s OWL Clustermanagement GmbH

15 Ergebnisse Kontrolle des Primerauftrags 1. Ansatz: Helligkeit Benetzte Bereiche der Oberfläche leuchten unter UV-Licht Ein optisch homogener Auftrag sichert eine dauerhafte Verklebung Die Intensität steigt mit der Auftragsmenge 2. Ansatz: Schichtdicke Die Primer-Flüssigkeit ist halbtransparent Somit lässt sich punktuell die Dicke der aufgetragenen Schicht bestimmen it s OWL Clustermanagement GmbH

16 Ergebnisse Kontrolle des Primerauftrags - Helligkeit Manuelle Überwachung mit Schwarzlicht automatisieren UV-Sensitivität des Primers nicht genormt: Abhängigkeit von Hersteller und Charge Intensität ist zwar einfach messbar, jedoch nur ein relatives Maß Ortsauflösung prinzipbedingt nicht benötigt: Auftrag beim PrimeStar ist absolut homogen + Ortsauflösung Nur relative Werte UV-Messung it s OWL Clustermanagement GmbH

17 Ergebnisse Kontrolle des Primerauftrags - Schichtdicke Auftragsmenge kann präzise aus Schichtdicken-Messung bestimmt werden Ermöglicht eine Live Mengenangabe Erlaubt einen selbstoptimierenden Regelkreis Viele präzise Messsysteme verfügbar (Genauigkeit) Als Herausforderung stellt sich jedoch das Auflösungsvermögen (zwei Messwerte / Schichten unterscheiden) heraus Konfokal-Chromatisch + Präzise Schichtdicke + Distanz zum Sensor Kleiner Messbereich Mindest- Schichtdicke Interferometrisch + Präzise Schichtdicke + Winzige Schichtdicken Keine Distanz it s OWL Clustermanagement GmbH

18 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

19 Resümee und Ausblick Resümee Funktionsfähiges System zur adaptiven Nachführung des Primerkopfes entwickelt Mess- und Steuerkonzept für Primerauftrag ausgearbeitet - Evaluation und Integration stehen noch aus Grundstein für einen selbstoptimierenden Primerauftrag gelegt Position als Marktführer weiter ausgebaut Mitarbeiter werden durch die einfachere Konfiguration und automatisierte Qualitätssicherung sowohl in konventionellen als auch teilautomatisierten Anlagen massiv entlastet Ausblick Integration des Gesamtsystems (Kopplung mit Steuerung) Evaluation im Produktivbetrieb (Interaktion der Systeme) Gerüstet für steigende Umweltauflagen (minimale Mengen) Ausweitung der automatisierten Qualitätssicherung Einlaufende/Auslaufende Profile, Rollen etc. Werkstückbezogene Dokumentation it s OWL Clustermanagement GmbH

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!