Kleberaupenüberwachung und Qualitätssicherung

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1 Kleberaupenüberwachung und Qualitätssicherung Qualitätskontrolle für die Industrielle Fertigung Machine Vision Excellence 2006, 12. Juli 2006 Jan-Thomas Metge Tel: , Fax: -09,

2 Inhalt inos Überblick Motivation, Anforderungen, Ziele Kleberaupen-Sensor: Design & Funktionalität Integration in den Fertigungsprozess Zusammenfassung & Diskussion Machine Vision Excellence

3 inos- Überblick Entwicklung und Vertrieb von Innovativen Lösungen und Technologien im Bereich Kognitiver Automation und Qualitätssicherung Gegründet im Mai 1997 Standort Stuttgart Seit März 1999: inos Hellas AG, Athen / Griechenland Bis heute: 4 Weltneuheiten, 12 Patente angemeldet Produkte: - Sensitive Industrial Robots (SIR TM ) - in-line Quality Assurance Systems (iqs) using intelligent sensors mehrere EU und nationale Forschungsprojekte und F&E Kooperationen (ABB, Audi, BMW, DaimlerChrysler, IBM, KUKA, Sick, Siemens, ) inos Überblick Machine Vision Excellence

4 inos ist Mitglied der Schaeff Beteiligungs-Holding AG (14 Firmen weltweit, 85 Millionen, 430 Mitarbeiter) Standorte SB Group Referenzkunden inos Überblick Machine Vision Excellence

5 Kombination Produktion mit Qualitätskontrolle: Anforderungen für bessere Produktionssysteme: kosteneffizient & Null-Fehler gestern: P P P Line?? Q Im Messraum neben der Produktionslinie heute: P P Q P Line? Flexible 100%-Inline Qualitätskontrolle morgen: P p q Q P p q Q Flexible, Null-Fehler - Produktion P Q Linie Produktionssteuerung / Qualitätskontrolle / Toleranzmanagement inos Überblick Machine Vision Excellence

6 Beispiele für Null-Fehler -Produktionssysteme Scheibeneinbau Türenmontage Kleberaupeninspektion inos Überblick Machine Vision Excellence

7 Inhalt inos Überblick Motivation, Anforderungen, Ziele Kleberaupen-Sensor: Design & Funktionalität Integration in den Fertigungsprozess Zusammenfassung & Diskussion Machine Vision Excellence

8 Automatisierter Kleberaupenauftrag mit Inspektion Machine Vision Excellence

9 Warum Kleberaupenkontrolle? Voll automatisierte Klebeanlage PU oder 2-Komponentenkleber Verstopfte Klebedüse Luft im Leitungssystem Scheibe nicht ausreichend verklebt => Wassereinbruch und Windgeräusche Sicherheitsrisiko da Scheibe zur Stabilität des Fahrzeuges beiträgt Schwerer Imageschaden wenn Regenwasser ins Fahrzeug eindringt Teure Reparatur, wegen hoher Personal- und Materialkosten Machine Vision Excellence

10 Anforderungen Prozesseinbindung in die Anlagentechnik - Automatischer Verbau von IO Bauteilen - Auslegen von NIO Bauteilen Geschwindigkeit - Auftragesgeschwindigkeit 100 bis 400 mm/sekunde - Zeit zwischen Klebeauftrag und Verbau ist je nach Kleber zwischen 30 Sekunden und einer Minute Bedienung - Einfacher Sensortausch zur Wartung und Reinigung der Klebedüse - Anpassung der Toleranzen vom Bediener - Visualisierung der Messergebnisse nach jedem Messzyklus Machine Vision Excellence

11 Anforderungen 100 % Inspektion der aufgetragenen Kleberaupe, auch in den Kurvenbereichen Verfügbarkeit 100% Unabhängig vom Umgebungslicht Materialen - Glas - Lackierte Blechoberfläche in allen Farben, matt schwarz bis metallic Silber - Schwarze Kleberaupe Fehler - Höhe und Breite bzw. Geometrie und Form der Kleberaupe - Blasen - Vertiefungen im Klebeauftrag > 5mm Länge Messgenauigkeit +/- 0.2 mm Machine Vision Excellence

12 Inhalt inos Überblick Motivation, Anforderungen, Ziele Kleberaupen-Sensor: Design & Funktionalität Integration in den Fertigungsprozess Zusammenfassung & Diskussion Machine Vision Excellence

13 Messprinzip Lasertriangulation Lasersensor Kamera Fokuspunkt Kamera Laser Kamerabild Bildebene Kleberaupe Höhe Höhe Kleberaupe Scheibe Scheibe Machine Vision Excellence

14 Messprinzip Lasertriangulation Lasersensor Kamera Fokuspunkt Kamera Laser Kamerabild Bildebene Kleberaupe Höhe Kleberaupe Höhe Scheibe Scheibe Machine Vision Excellence

15 Herausforderung des mechanischen Sensor-Designs Montage am rotierenden Teil des Klebedüsenkopfes Schleppkettentaugliche Kabelverbindung Schutz des Sensors vor Verschmutzung durch Kleber Integration von zwei Laser- Triangulations-Sensoren auf engstem Raum Gewicht des Sensors < 2kg Machine Vision Excellence

16 Bildverarbeitung Laser-Triangulations-Prinzip Linienerkennung Geometrische Dreieckseinpassung Messung auch in Kurvenbereichen Variable Toleranzen für Kurvenbereiche Echtzeit Erkennung und Vermessung < 4 ms pro Bild Bildverarbeitung, Messung und Auswertung in Echtzeit während des Kleberaupenauftrages Abtastrate zwischen 0,8 mm und 3,3 mm bei 120 Bildern pro Sekunde Machine Vision Excellence

17 Rohbilder Kleberaupe Machine Vision Excellence

18 Bilder mit Erkennung und Messwerten Machine Vision Excellence

19 Merkmalserkennung Höhe - Mittlere Höhe aus dem rechten und linken Sensorbild B 1 Breite - Addition der Breiten aus beiden Sensorbildern H 1 Blasen oder Abnutzung der Mischerdüse - Standardabweichung der detektierten Punkte von der Geraden H 2 B 2 Machine Vision Excellence

20 Kalibrierung Metrische Kalibrierung des Sensors mit Kalibrierobjekt Sensorausrichtung and Messwertanpassung mit Dreiecksraupe Machine Vision Excellence

21 Inhalt inos Überblick Motivation, Anforderungen, Ziele Kleberaupen-Sensor: Design & Funktionalität Integration in den Fertigungsprozess Zusammenfassung & Diskussion Machine Vision Excellence

22 Anlagenlayout Kleberauftragszelle Roboter Sensor SPS Roboter- Steuerung Inos Messrechner Profibus Machine Vision Excellence

23 Video Fertigungsablauf Machine Vision Excellence

24 Video Bildverarbeitung Machine Vision Excellence

25 Visualisierung der Messergebnisse für den Werker Machine Vision Excellence

26 Visualisierung der Messergebnisse für den Werker Machine Vision Excellence

27 Toleranzeinstellung durch Bedienpersonal Machine Vision Excellence

28 Inhalt inos Überblick Motivation, Anforderungen, Ziele Kleberaupen-Sensor: Design & Funktionalität Integration in den Fertigungsprozess Zusammenfassung & Diskussion Machine Vision Excellence

29 Zusammenfassung 100 % Inspektion des Kleberauftrages vor dem Verbau Keine Sichtkontrolle bei IO Scheiben mehr notwendig Sicherheit, dass keine NIO Scheiben verbaut werden Optimierung des Verschleißteil-Austausches (Mischdüse) und der Reinigungsintervalle Individuelle Anpassung der Toleranzen an den Produktionsprozess Messung der Position der Kleberaupe zum Scheibenrand Messung von Positionierhilfen Machine Vision Excellence