29.10.2018

Kamerasensor zur Erkennung von Fensterprofilen

Alles fürs akkurate Profil

Die Lechenauer GmbH mit Sitz in Kremsmünster erhielt von der Internorm GmbH, einem international führenden Hersteller von Fenster und Türen mit Sitz in Österreich, den Auftrag zur Entwicklung einer Anlage, die Fensterprofile automatisch mit Dichtungen versehen sollte.


Für die Profiltypenerkennung wird der Kamerasensor OC539621 zusammen mit dem Linienlaserpointer PP98C893 verwendet. Die Prüfung der Profiltypen erfolgt an einer Rollenbahn. Dort werden die bereits vorgefertigten Fensterprofile automatisch an die Anlage übergeben.
Bild: IPF Electronic GmbH

"Vereinfacht dargestellt, besteht unsere Automationslösung aus drei Bereichen. An der ersten Station wird die Anlage mit jeweils 6m langen Fenster- und PA-Profilen bestückt und diese zusammengeführt. In der zweiten Station erfolgt das Verpressen und Verkleben des PA-Profils mit dem Fensterprofil. Anschließend werden die Dichtungen eingebracht. Die letzte Station dient zum Ausschleusen der fertigen Profile aus der Anlage", erklärt Thomas Sengleitner, der in der mechanischen Konstruktion von Lechenauer tätig ist.

Bis zu 50 verschiedene Profiltypen

Zu den besonderen Anforderungen der Automationslösung gehörten u.a. kurze Takt- bzw. Durchlaufzeiten, um durchschnittlich 120 Profile pro Stunde mit Dichtungen zu versehen. Darüber hinaus sollte die Anlage bis zu 50 verschiedene Profiltypen verarbeiten. "Eine derartige Anlage erfordert natürlich eine Reihe an Sensoren, z.B. zur Positionsabfrage der Profile beim gesamten Durchlauf, insbesondere aber hochgenaue Sensoren in dem Bereich, in dem die PA- und Fensterprofile miteinander verpresst sowie verklebt und die Dichtungen eingebracht werden. Die größte Herausforderung war die Integration einer Lösung zur Erkennung der bis zu 50 unterschiedlichen Profiltypen in das Automationskonzept der Anlage", so Sengleitner. Am Beginn der rund 20m langen und sechs Meter breiten Anlage erfolgt auf einer Seite die manuelle Bestückung mit den PA-Profilen für die Fensterrahmen bzw. Fensterflügel in einen Werkstückpuffer. Gegenüberliegend werden die bereits von einer anderen Maschine vorgefertigten Fensterprofile automatisch an eine Rollenbahn übergeben. Die Fensterprofile bestehen aus einer Aluschale, einem PU-Schaum als Wärmedämmung und einem Holzprofil als Fensterträger."An der Rollenbahn müssen wir zunächst sicherstellen, dass das jeweils zugeführte Profil korrekt ist, da wir ja bis zu 50 verschiedene Profiltypen mit unterschiedlichsten Farben und Oberflächenglanzgraden verarbeiten und das Rüsten unserer Anlage auf die jeweiligen Werkstücke automatisch geschieht. Für die automatisierte Identifizierung der unterschiedlichen Profiltypen kam aus unserer Sicht nur ein Kamerasensor in Frage.", berichtet Thomas Sengleitner.

Kamerasensor mit bis zu 255 Prüfprogrammen

Für die automatische Profiltypenerkennung kam der Kamerasensor OC539621 in Verbindung mit dem Linienlaserpointer PP98C893 zum Einsatz. Eine Besonderheit der OC53 Kamerasensoren ist die Parametriersoftware, die es ermöglicht, bis zu 255 Prüfprogramme für die Kamera anzulegen und pro Programm bis zu 32 verschiedene Objektmerkmale zu prüfen. Zur eindeutigen Identifizierung der unterschiedlichen Fensterprofiltypen wählte man hier aus den Prüfwerkzeugen für den Merkmalsvergleich die Funktion Konturvergleich. Mit dem PP98C893 wird eine Laserlinie auf der Profiloberseite über die gesamte Breite eines Profils projiziert und vom Kamerasensor erfasst. Da sich die Profiltypen in ihrer Kontur voneinander unterscheiden, ergibt sich für jeden Typen ein unterschiedlicher Verlauf der Laserlinie. Diese und weitere Informationen lassen sich pro Profiltyp als separates Prüfprogramm in der Software hinterlegen. Um alle Profiltypen eindeutig identifizieren zu können, werden daher die betreffenden Profile bzw. die entsprechenden Laserlinienkonturen eingeteacht, in der Software abgespeichert und mit den jeweiligen Einstellungen der Anlage zur Profilverarbeitung verknüpft. Wird die Anlage demnach auf einen neuen Profiltypen umgerüstet, lässt sich über die Steuerung auch das entsprechende Prüfprogramm der Kamera aktivieren. Durch einen Vergleich des aufgenommenen Profils mit der in der Software hinterlegten Laserlinienkontur für den entsprechenden Profiltypen kann der Kamerasensor somit eindeutig überprüfen, ob das richtige Fensterprofil aus der Vorverarbeitung zugeführt wird oder nicht. Da die Oberseiten der verschiedenen Profiltypen unterschiedliche Farben haben und auch unterschiedliche Glanzgrade aufweisen können, erweist sich der Konturvergleich mithilfe des Laserlinienpointers als sehr zuverlässig.

Durchgängige Positionsabfrage

Hat der Kamerasensor den richtigen Fensterprofiltypen erkannt, gelangen die einzelnen Werkstücke zunächst automatisiert über Zahnriemenförderer in einen Puffer. Gleiches geschieht mit den manuell zugeführten PA-Profilen auf der gegenüberliegenden Anlagenseite. "Die Positionsabfrage der Profile in den Puffern übernehmen optische Taster der Reihe OT43, wobei wir insgesamt 25 optische Sensoren vom Typ OT430370 in allen Bereichen unserer Automationslösung einsetzen, in denen in irgendeiner Form gepuffert oder aufgetaktet wird", so Thomas Sengleitner. Aus den beiden Werkstückpuffern heraus werden die Fenster- und PA-Profile zunächst zusammengeführt und anschließend zum Verpressen sowie Verkleben in die zweite Station der Anlage transportiert, in der auch die Dichtungen in einem Magazin vorgehalten werden. Eine zentrale Aufgabe der Anlage ist das vollautomatische Einbringen der Dichtungen in verschiedenste Profile. Hierzu Thomas Sengleitner: "Die Gummidichtungen müssen immer genau in der Flucht zum Profilanfang und -ende in eine Nut eingepresst werden. Daher benötigten wir eine Sensorlösung, mit der sich ein stets hochgenaues Triggersignal erzeugen lässt. Wir haben uns für die Laserlichttaster PT430470 entschieden, da die Geräte einen präzisen Laserpunkt erzeugen. Mit dem Laserstrahl sind wir in der Lage, die vorderste Profilkante sehr exakt abzufragen, wodurch die Gummidichtungen hochgenau, das heißt ohne Vor- und Nachlauf des Dichtungsmaterials, in die Profilnut eingepresst werden können." Zusätzlich nutzt man die Laserlichttaster beim Transport der Profile in die zweite Station, um zu gewährleisten, dass die zunächst nur kraftschlüssig miteinander verbundenen Profilhälften genau aufeinander liegen. "Zwei weitere Taster der Reihe PT43 dienen zur erneuten Abfrage der Profilkanten vor dem Verpressen und Verkleben der Fensterprofile mit den PA-Profilen, sodass wir insgesamt sechs Taster im Einsatz haben", erklärt Thomas Sengleitner. Abschließend wird das mit den Dichtungen versehene Profil zur letzten Anlagenstation transportiert, dort mit weiteren fertiggestellten Profilen aufgetaktet, um sie automatisch in einen Transportwagen für die Weiterverarbeitung abzulegen. Thomas Sengleitner beurteilt die Zusammenarbeit mit ipf electronic äußerst positiv. "Im Zuge der Entwicklungsarbeit war es besonders vorteilhaft, sämtliche Sensorlösungen inklusive der speziellen Lösung zur Erkennung der verschiedenen Profiltypen und darüber hinaus insgesamt 18 Verteilerinseln aus einer Hand zu erhalten. Letztendlich vereinfacht das auch einen späteren Service für die Anlage, z.B. bei der Ersatzteilbeschaffung."

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