10.02.2020

Intelligentes Kamerasystem für die 100-Prozent-Kugelkontrolle

Kugelrund

Der Systemintegrator SSR Technik hat ein Vision-System implentiert, welches die 100-Prozent-Kontrolle von Kugeln ermöglicht, die bei der Vosseler Umformtechnik im Fließpressverfahren hergestellt werden und Schäden ab 0,01mm erkennt.


Bildverarbeitung identifiziert bei der Herstellung von Kugeln im Fließpressverfahren Lunker, mechanische Beschädigungen der Kugeloberfläche sowie oberflächliche Risse ab einer Größe von 0,01mm.
Bild: Vision & Control GmbH

Sie sind so alltäglich, dass wir sie fast nicht mehr wahrnehmen, und dennoch wären viele industrielle Produkte ohne sie gar nicht möglich: Kugeln. Eingebaut in Kugellagern, sorgen sie für ruckelfreie Bewegungen in Fahrzeugen, Maschinen, Stromgeneratoren und vielen weiteren Anwendungen; auch aus Pumpen und Ventilen sind sie nicht wegzudenken. Die Herstellung von Kugeln ist allerdings keineswegs trivial. Kleinere Kugeln werden meist nach dem Fließpressverfahren hergestellt. Dabei ist eine perfekte Formgenauigkeit zwingende Voraussetzung für den Rundlauf der damit ausgestatteten Maschinen oder Fahrzeuge. Gleichermaßen wichtig ist eine geometrisch perfekte Oberfläche ohne Grate, Dellen, Lunker und sonstige Abweichungen. Auch an die Glätte und Härte der Oberfläche stellen die Kunden höchste Anforderungen. Gerade bei Kugeln, die im Fließpressverfahren produziert wurden, besteht aber ein nicht zu unterschätzendes Risiko, dass Soll-/Ist-Werte der Kugelgeometrie voneinander abweichen. Aufgrund von Schwankungen in der Materialzusammensetzung können Lunker entstehen, die im Extremfall Materialrisse an der Oberfläche verursachen. Solche schadhaften Teile dürfen keinesfalls Eingang in nachgelagerte Produktionsschritte finden.

30 Bauteile pro Minute

Die Warenausgangskontrolle darf sich daher nicht auf Stichproben beschränken, sondern macht eine Testabdeckung von 100 Prozent notwendig. Eine vollautomatische Ausgangskontrolle ist auch das Verfahren der Wahl für die Vosseler Gruppe, die mit mehr als 220 Mitarbeitern zu den Marktführern im Bereich der Umformtechnik zählt. Ein Grund für diese Marktposition liegt in den hohen Qualitätsanforderungen des Unternehmens. Bei der Umsetzung setzt Vosseler auf automatisierte Bildverarbeitungssysteme in Kombination mit anwendungsspezifischer Handling-Technik. Der Systemintegrator SSR Technik hat mit seinem Partner Ingenieurbüro Weber eine solche Lösung implementiert. Diese basiert im Kern auf einem Visionsystem von Vision&Control, erweitert um eine mechanische Handling-Einheit. Diese vereinzelt zunächst die zu prüfenden Bauteile und legt sie dann auf einer Rundtakt-Einheit ab. Im weiteren Verlauf des Prüfprozesses werden die Prüflinge aus dieser Rundtakt-Einheit ausgehoben und im Blickfeld der Kamera um die eigene Achse gedreht. Dabei erfolgt die optische Inspektion. Der Durchsatz beläuft sich auf 30 Bauteile je Minute.

Das richtige Licht

Eine besondere Herausforderung liegt in der Gestaltung der Beleuchtung, da verfügbare Standardlösungen den Anforderungen nicht genügten. Der Systemintegrator entschloss sich daher, eine Dome-Beleuchtung der vicolux-Familie von Vision&Control einzusetzen und diese für den spezifischen Anwendungsfall zu modifizieren, so dass eine sichere und vollständige Ausleuchtung der Kugeloberfläche erreicht wurde. Auch bei den aktiven Komponenten setzt SSR auf die Produkte der Suhler Firma. Die intelligenten Kameras der pictor-Familie bilden gemeinsam mit der Windows-basierten Software vcwin pro eine leistungsfähige Synthese aus Bildaufnahme und Auswertung. Die Software gibt ein Grundgerüst von Funktionen vor, mit dessen Hilfe der Anbieter die Auswertealgorithmen zur Lösung der Mess- und Prüfaufgaben einschließlich der Visualisierung der Ergebnisse erstellt. Die Software enthält eine Reihe virtueller Antast- und Auswertewerkzeugen, die eine strukturierte Vorgehensweise unterstützen. Aufgrund ihres Endanwender-orientierten Konzepts gestaltet sich die Einarbeitung einfach. Einige kurze Schulungen reichen aus, um den Anwender zur eigenständigen Programmierung von Parametereingriffen zu befähigen, oder um mittels des integrierten Editors bestehende Anwendungen anzupassen bzw. neue Auswertungen zu erstellen. Im konkreten Anwendungsfall ermöglicht das System eine Reihe von Auswertungsstrategien. Dazu zählen u.a. die Erkennung von Lunkern nach Lage und Größe, die Identifizierung von mechanischen Beschädigungen der Kugeloberfläche, und die Erkennung oberflächlicher Risse, wobei die Kamera Schäden ab 0,01mm Größe identifiziert.

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