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Lichtschnittsensoren Geometrien richtig vermessen

25.04.2017

Qualitätsprüfungen und -kontrollen spielen in automatisierten Produktionsprozessen eine immer wichtigere Rolle. Mit kompakten, kalibrierten Lichtschnittsensoren gibt es eine Lösung für die effiziente Vermessung von Objektgeometrien. Fehlerhafte Produkte werden sofort aussortiert.

Die fortschreitende Digitalisierung und der Trend zu individualisierten Produkten erfordern in der Teileinspektion zunehmend flexible und möglichst automatisierte Prüfverfahren. Hier geht es primär darum festzustellen, ob gewisse Produktionsparameter innerhalb vorgegebener Grenzwerte liegen. Die Inspektion kann dabei sowohl durch die Entnahme der zu kontrollierenden Teile aus dem Produktionsprozess als auch kontinuierlich im Produktionsprozess selbst erfolgen. Die In-Line Methode ermöglicht im Gegensatz zu den Methoden At-Line und Off-Line eine kontinuierliche Prozesssteuerung, da Resultate sofort verwertet werden können. Je besser und gleichbleibend die Qualität der produzierten Teile ist, desto weniger Nachbearbeitung wird notwendig und Lieferfristen können termingerecht eingehalten werden. Ausschussmengen und Produktions-Stillstandzeiten gehen gegen Null und teure Rücksendungen oder Ersatzlieferungen gehören der Vergangenheit an. Die Qualitätskontrolle umfasst aber nicht nur die Produkte selber, auch das Werkzeug wird kontinuierlich überwacht. Wartungsintervalle können somit vorausschauend geplant und optimiert werden.

Bei der Auswahl der Methoden steht der Anwender vor einer Fülle an Instrumenten. Diese reichen von individuell konfigurierten Sensorlösungen, über taktile Messmethoden, kompakte Bildverarbeitungssysteme oder 3D-Profilsensoren bis hin zu leistungsfähigen Industriekameras mit PC-basierten Bildverarbeitungsprogrammen.

Sensoren für Teileinspektion

Baumer bietet eine neue Generation der PosCon Lichtschnittsensoren. Die Sensoren bieten komplexe Funktionen wie eine innovative Kanten- oder Höhenmessung, in einem einfach zu bedienenden, kompakten Sensor. Die Sensoren funktionieren ohne Reflektor und lassen sich mit sichtbarer Laserline und einer optisch ausgerichteten Achse schnell in Betrieb nehmen. Nach der Installation müssen mit der vordefinierten Messfunktionen nur noch wenige Parameter eingestellt werden, ohne externe Software. Ein weiterer Vorteil der Sensoren liegt in der direkten Ausgabe der Messwerte in Millimetern. Die Werte können direkt in der Steuerung weiterverarbeitet werden. Mithilfe der intelligenten Auswertung ermöglichen die Sensoren nicht nur die effiziente Vermessung von Formteilen oder die präzise Positionierung von Werkzeugen oder Robotern, sondern auch die Realisierung von Check & Sort Funktionalität auf Basis von Schwellwertvergleichen.

Kanten, Breiten und Lücken

Der PosCon 3D ist speziell auf die Vermessung von Objektkanten, Breiten und Lücken spezialisiert und eignet sich unter anderem für den Einsatz in der Materialzuführung oder der Endkontrolle. Die Vermessung erfolgt unabhängig von Farbe, Oberflächen und Höhenschlag. Die Sensoren können in Relation zur Standardmontage bis zu ±30° C in einem beliebigen Winkel geneigt montiert werden. Das bietet Vorteile, wenn die Platzverhältnisse keine andere Montagemöglichkeit zulassen, vor allem, da die Sensoren keinen Reflektor benötigen.

Ein Sensor ermöglicht für die effiziente Bestimmung von Blechdicken in der In-Line Qualitätskontrolle bei der Materialzuführung den automatischen Abgleich mit Toleranz-Schwellenwerten, selbst bei schnellen Transportgeschwindigkeiten. Bleche, die den Spezifikationen nicht entsprechen, werden sofort identifiziert und aussortiert. Eine direkte Doppelblechkontrolle reduziert Produktions-Stillständen und verhindert Beschädigungen des Werkzeugs bei der weiteren Verarbeitung der Bleche.

Mit spezifischen Algorithmen misst der PosCon 3D auch präzise auf sehr dunkle Oberflächen aus hoch absorbierenden Materialien wie Gummi. Im Bereich der Materialzuführung führt der Sensor Toleranzprüfungen bei schwarzen Gummibändern mit Stahlgewebe ohne komplexe Programmierungen durch und ermöglicht durch eine direkte Auswertung eine schnelle Weiterverarbeitung.

Messung unabhängig von der Lage

Auch die Vermessung von Objekthöhen ist eine wichtige Kennzahl in der Qualitätskontrolle. Der PosCon HM bietet für diese Vermessung von Objekthöhen eine intelligente Höhenmessung von Objekten mit gleich fünf Kennzahlen ohne exakte Positionierung der Messobjekte, auch auf sehr dunklen oder glänzenden Oberflächen. Er hat eine Messgenauigkeit von bis zu 2 μm.

Die Prüfung von schwarzen Gummidichtungen für Seitenscheiben in der Automobilindustrie erfolgt in diesem Fall stichprobenartig Off-Line an einem speziellen Prüfstand. Die Dichtungen werden in spezielle Halterungen an einem Messplatz montiert. Die Form und die Rundungen der Dichtung können dabei variieren, dürfen jedoch spezielle Grenzwerte nicht überschreiten. Die Herausforderung für den Sensor liegt in der Form, also den Rundungen und im schwarzen, lichtabsorbierenden Material. Algorithmen analysieren im PosCon HM bis zu 600 Höheninformationen pro Messung und ermitteln die maximale Objekthöhe unabhängig von der Lage des Objektes und liefert Messergebnisse mit einer Messrate bis zu 1540 Hz.

Die Sensoren kontrollieren die korrekte Form der Autotür durch Messungen an zahlreichen Prüfpunkten. Die Sensoren können dafür auch nah nebeneinander montiert werden ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Der PosCon HM liefert die Messwerte direkt in Millimetern und erlaubt damit eine sofortige OK/nicht OK Kon­trolle für jeden Prüfpunkt.

Check & Sort

Der Sensor identifiziert im Mode „Delta“ fehlerhafte Produkte aufgrund einer abweichenden Form, wie bei Joghurtbechern. Eine starke Wölbung der Versiegelung deutet auf einen falschen Gärungsprozess hin. Durch die Check & Sort Funktion werden fehlerhafte Produkte in der Produktion direkt aussortiert und gelangen nicht in den Handel.

Der dritte Sensor ermöglicht das Vermessen von Mittelpunkt, Durchmesser und Außenpositionen bei runden Objekten mit einem Außendurchmesser von 30 bis 130 mm. Der Sensor benötigt dabei weder einen Reflektor noch externe Software. Mit der Kalibrierung ab Werk werden die Messwerte automatisch in mm ermittelt. Ein wichtiger Einsatzbereich für einen solchen Sensor ist die Abnahmekontrolle von Stahlrohren. Der Sensor kontrolliert den Durchmesser der Stahlrohre durch die Ermittlung absoluter Messwerte. Dies ermöglicht eine frühzeitige Nachjustierung der Werkzeuge, sobald die Messwerte außerhalb eines festgesetzten Schwellenwertes liegen. Die Ausschussrate wird minimiert. Die Messwerte liefern darüber hinaus Informationen über die Abnutzung des Werkzeuges und somit Daten für einen geplanten, vorausschauenden Wartungsprozess.

Bildergalerie

  • Direktes Aussortieren schlecht verschweißter Zahnpastatuben erfolgt durch Höhenmessung der Schweißnaht.

    Bild: Baumer

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