Bildverarbeitung für fehlerfreie Produktion bei B&R

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Bildverarbeitung für fehlerfreie Produktion bei B&R

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Eine Null-Fehler-Strategie zu verfolgen, ist das eine, sie zu 100 Prozent umzusetzen das andere. Anspruch und Wirklichkeit sind nicht immer deckungsgleich. Anders bei Bernecker + Rainer (B&R). Dort fertigt man dank VisionPro von Cognex absolut fehlerfreie Steuerungen. Das Zusammenspiel aus Vision-System, Kamera und dem permanenten Abgleich der Bauteile-Codes lässt keinen Spielraum für mögliche Mängel.

Von Ralf Baumann

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Die halbautomatische Anlage in der B&R-Produktion fertigt komplette Steuerungssysteme, die in der Industrie in Schaltschränken zum Einsatz kommen. Was die Herstellung der B&R-X20-Steuerungen von anderen Anlagen unterscheidet, ist die Möglichkeit, auch komplett vorkonfigurierte Produkte in Losgröße 1 zu produzieren. Unterschiedlichste Kundenspezifikationen bis hin zum Aufspielen der jeweiligen Anwendungssoftware auf eine CF-Karte gehen in die Bestellung ein und verlassen den Gesamtprozess als einbaufertige Lösung. Selbst die Beschriftung der bis zu mehreren Hundert Kanäle erfolgt vollautomatisch. Das bietet für Kunden den enormen Vorteil, dass sie mit der Out-of-the-box-Lösung von B&R auf ein zeit- und kostenintensives Teile-Handling verzichten können.
Genauso wichtig wie die effiziente Fertigung selbst ist die Produktkontrolle. Null Fehler sind bei B&R nicht nur eine Absichtserklärung, die neue Anlage kann gar nicht anders, als fehlerfreie Teile zu produzieren. Dafür sorgen zwei optische Prüfstationen in Form von Kameratunneln. Ausgestattet mit je einer Fünf-Megapixel-Kamera und einer auf Cognex-VisionPro-basierenden Anwendungssoftware verlassen die Fertigung ausschließlich fehlerfreie Teile.

Ordnung im Piratenschiff

Gesteuert und abgebildet wird der gesamte Prozess über SAP. Dies stellt sicher, dass an allen drei manuellen Arbeitsstationen auch die richtigen Komponenten und Einzelteile zusammenfinden. Beim auftragsspezifischen Vorbereiten der B&R-intern „Piratenschiff“ genannten Transport-Trays liest der Bediener jeden einzelnen Code der Bauteile ein und legt diese auf dem Piratenschiff ab. Wird ein nicht zum Auftrag gehörendes Teil gescannt, erscheint eine Fehlermeldung auf dem Arbeitsbildschirm. Nachdem das Piratenschiff seine Wegstrecke bis zur ersten Assembly-Station zurückgelegt hat, entnimmt ein Mitarbeiter alle Bauteile und setzt sie Ebene für Ebene zur fertigen Steuerung zusammen – zuerst die Busmodule, gefolgt von den unterschiedlichen Elektronikmodulen und den abschließenden Feldklemmen. Für maximale Sicherheit sorgen optoelektronische Sensoren, die pro Steckplatz prüfen, ob es sich bei dem verbauten Teil auch um das richtige handelt. Um dem Bediener die Arbeit zu erleichtern, zeigen Laserlinien die nächste zu bestückende Position an.

Vorteile durch modularen Aufbau

Ebene für Ebene geht es auch für die Steuerung per Transportschlitten auf die Reise in den ersten Kameratunnel, insgesamt erfolgen somit drei Inspektionsfahrten. Zunächst steht die Anwesenheit aller Bauteile, deren Typ und Positionsgenauigkeit durch Vermessung auf dem Prüfplan. Auch die korrekte Einstellung der Knoten-Nummer auf Bus-Modul-Ebene wird validiert. Erkennt die Anlage einen Fehler, leitet sie die fehlerhafte Steuerung zurück an den Arbeitsplatz, an dem ein Bediener die angezeigte Fehlerquelle behebt. Erst nach erfolgreicher Prüfung im Kameratunnel gibt die Anlage das Bauteil frei.
Für die genaue Identifikation der Teilemerkmale sorgt das Zusammenspiel aus Kamera, Bildverarbeitungssoftware und einer zusätzlichen Bedienoberfläche. Das PC-basierte System VisionPro von Cognex ist intelligent genug, unkritische Veränderungen im Aussehen zu ignorieren und sich auf kritische Merkmale zu konzentrieren, von denen die Abnahme des jeweiligen Produkts abhängt. Ausschlaggebend für die Verwendung von VisionPro war aus Sicht des für das Prozessdesign zuständigen Unternehmens AGS Engineering sein modularer Aufbau. Dieser hat es insbesondere den Prozess-Experten des Cognex Partner System Integrator (PSI) Reliste Steuerungstechnik erlaubt, eine auf die individuellen Anforderungen der anspruchsvollen Applikation maßgeschneiderte Softwarelösung zu implementieren. Hinzu kommt, dass die VisionPro-Leistungstools für die endgültige Lösung keine aufwändige Bild-Vorverarbeitung brauchen. Dies beschleunigt die Anwendungsentwicklung für den Bildverarbeitungsingenieur und senkt die Lebenszykluskosten. Eine schnelle Übermittlung von Werten garantiert die Drag-and-Drop-Verbindung zwischen den einzelnen Tools. Intelligente Softwareeinrichtungen positionieren Tools dynamisch und vereinfachen so deren Einstellung.

Vision-System als Selbstläufer

Die Anlage von B&R bietet Kunden durch vollautomatische Beschriftung eine enorme Zeitersparnis und eliminiert durch die anschließende Inspektion im zweiten Kameratunnel Fehler zu 100 Prozent. Feldklemme für Feldklemme werden die aufgebrachten Beschriftungen geprüft: Stimmt die Position? Stimmt die Schildgröße? Ist die Schildfarbe korrekt? Jeder einzelne Wert der pro Steuerung bis zu mehreren hundert Beschriftungen wird mit den im Vision-System gespeicherten Werten abgeglichen. Erst wenn alle Positionen durch das System als korrekt gekennzeichnet sind, erfolgt die Freigabe und Übernahme des fertigen Produktcodes in SAP.
Für jeden unterschiedlichen Steuerungstyp verfügt die Anlage von B&R über ein detailliertes Prüfmuster, das diese bei Produktwechseln automatisch abruft. Dies macht die Produktprüfung per Vision-System zum Selbstläufer. So zeigt die neue Anlage zur Steuerungsfertigung eindrucksvoll, wie sich hochkomplexe Produktionsprozesse umsetzen lassen – für 100 Prozent fehlerfreie Produkte, unabhängig davon, in welcher Stückzahl sie gefertigt werden. jbi  

Autor: Ralf Baumann ist freier Fachjournalist in Karlsruhe.

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