Acht Zeilenkameras bilden das Herzstück einer Anlage der Sturm-Gruppe, die Blechteile mit ihren CAD-Daten vergleicht und die geforderte Qualität überprüft. Blechverarbeitung zählt zu den wichtigsten Geschäftsfeldern der Unternehmensgruppe. «Egal ob Stahl, Edelstahl, Aluminium oder verschiedenste Sonderwerkstoffe – von 0,5 bis 20 Millimeter ist fast alles möglich. Wir fertigen von der kleinen Beilagscheibe bis hin zur 10 Meter langen Schweissbaugruppe mit mehreren Tonnen Gewicht», erklärt der Sturm-Fertigungsleiter Alexander Luft.
Das Laserschneiden, Stanzen, Umformen, Schweissen, Schleifen sowie diverse Oberflächenbehandlungen bis hin zur Fertigung und Montage kompletter Baugruppen sind alltäglich. «Der Kunde kommt mit seiner Zeichnung und erhält von uns das fertige Produkt – von Losgrösse 1 bis zur Serienfertigung», fasst Luft zusammen. Modernste Bearbeitungsmaschinen stehen dafür auf 11 000 m2 Produktionsfläche im bayerischen Salching bereit.
Automatisierte Qualitätskontrolle von Blechteilen
Zu den Kunden des Lohnfertigers zählen BMW, VW/Audi, Renault und Land Rover sowie Anlagenbauer wie Buderus und Siemens. Dies setzt eine hundertprozentige Qualitätssicherung bei zunehmend lückenloser Teilerückverfolgbarkeit voraus, was bei Tausenden von Werkstücken pro Jahr fast zwangsläufig eine automatisierte Lösung erfordert. Dazu entwickelte die hausinterne Bildverarbeitungsabteilung von Sturm eine Anlage zur Qualitätsprüfung. Die IQS Parts Metrology vermisst fertige Blechteile auf 200 µm genau, indem sie mittels einer ausgeklügelten Bildverarbeitungsapplikation die aufgenommenen Bilder der Bauteile mit der zugehörigen CAD-Zeichnung vergleicht.
Über ein Förderband durchläuft ein Teil nach dem anderen die optische Inspektionseinrichtung. Am Ende des Bandes erhält der Bediener am Monitor ein Abbild des aufgenommenen Werkstücks samt farbig gekennzeichneten Abweichungen. Sind die Toleranzen aller Konturen eingehalten, kommt direkt ein Label zum Aufkleben aus dem Drucker. Andernfalls wird das Teil ausgeschleust. Die Zeitdauer pro Durchlauf liegt vom Auflegen bis zur Entnahme bei rund 25 s. «So schnell könnten wir keinesfalls per Hand messen», bestätigt Luft den Produktivitätsgewinn.
Produktivitätssteigerung durch Bildverarbeitung bei 110 µm/Pixel
Das Inspektionssystem ist eine Eigenentwicklung der Bildverarbeitungsabteilung von Sturm. In zehn Monaten hat man die Anlage speziell auf die Anforderungen der Blechbearbeitung zugeschnitten. Dabei spielte bei der Wahl der eingesetzten Bildverarbeitungskomponenten die Expertise von Stemmer eine entscheidende Rolle.
«Herzstück der Bildverarbeitungslösung sind acht 18-kHz-Zeilenkameras vom Typ Spyder3 von Teledyne DALSA mit jeweils 4K Auflösung, die in Linie aneinanderreiht sind», erläutert Wolfgang Ullrich, Leiter der Business Unit Vision Technologies von Sturm. «Wir verwenden allerdings jeweils nur die mittleren 2K Auflösung jeder Kamera, rechnen diese zusammen und erhalten so eine Linie mit 16K, beziehungsweise letztendlich eine optische Auflösung von 110 µm/Pixel. Dadurch ersparen wir uns telezentrische Objektive.»
Die Kameras kommunizieren über GigE-Vision, die Beleuchtung erfolgt mit einem Modul auf Basis moderner LED-Technik – von Sturm speziell für diese Anlage entwickelt. Die Kamerahalterungen sind höhenverstellbar, um die Fokussierung auf die jeweilige Blechdicke automatisch anpassen zu können. Damit ist sichergestellt, dass ein Pixel der Bildaufnahme jeweils genau 110 µm des Teiles abdeckt. Die Teile sind mit einer Lasergravur oder einem Datamatrix-Code gekennzeichnet, die ein Cognex-Codelese-Komplettsystem, bestehend aus dem Reader In-Sight 7402, einer Beleuchtung von Smart Vision Lights und einem 5-Megapixel-Objektiv, am Beginn der Förderstrecke erfasst. Ein Positionslaser unterstützt das Lesesystem beim Zentrieren auf das Teil. Das System erkennt das Prüfobjekt und sucht in der Sturm-Datenbank nach der zugehörigen CAD-Datei.
CAD-Dateien aus dxf-Format für die Bildverarbeitung kompatibel gemacht
Die im dxf-Format vorliegenden CAD-Dateien in ein für die Bildverarbeitung kompatibles tiff-Format zu bringen war eine programmiertechnische Herausforderung für die Vision-Softwarespezialisten bei Sturm. Eine entsprechende Software gab es nicht zu kaufen, also entwickelten die hausinternen Bildverarbeiter in München einen dxf-Konverter, der die Ausgangsdaten für die folgenden Rechenoperationen in der Anlage liefert.
«Im Prinzip vergleicht die Software die Pixel des aufgenommenen Bildes mit jenen der umgerechneten CAD-Zeichnung», erklärt Ullrich. «Deshalb spielt es keine Rolle, in welcher Orientierung das Teil auf dem Band liegt – das Programm kann zwischen Transportband und Blechteil unterscheiden.»
Das Inspektionssystem ist zudem Bestandteil eines ausgereiften, durchgehend digitalisierten Fertigungsprozesses: Der Kunde ordert seine Teile elektronisch via Direktanbindung an den Sturm-Server, wo Bestellungen automatisch in Produktionsaufträge umgewandelt werden. Nach der Fertigung erfolgt die beschriebene Teilekontrolle, die Dokumentationserstellung, der Ausdruck der Labels und letztendlich die digitale Archivierung der Auftrags- und Fertigungsdaten.
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