Bemusterung dank virtuellem Assistenten

Der Autor: Theo Drechsel, Journalist in Unterschleißheim

Vor allem in der Automobilbranche kommen bei Bemusterungen von beispielsweise Bolzen- oder Schweißpunktpositionen immer noch speziell dafür konzipierte Schablonen zum Einsatz. Diese Prüfschablonen werden manuell auf dem Bauteil positioniert und zumeist mit Lochstiften fixiert. Auf diese Weise wird die Richtigkeit der Position des Bolzens oder der Niete überprüft. Falls ein Versatz festgestellt wird, können umgehend Korrekturmaßnahmen, gegebenenfalls an der Robotersteuerung, durchgeführt werden. Jedoch birgt dieser Weg der Überprüfung bereits in der Herstellung einige Herausforderungen an den Schablonenfertiger, weil er ausschließen muss, dass die Schablone einen Einfluss auf Fehler hat. Zu berücksichtigen sind zudem die Zeit und die Kosten für die Herstellung der Schablonen, zumal ihr Revisionsstand nach Änderungen am Bauteil zwingend angepasst und in regelmäßigen Abständen auf Verwendbarkeit kontrolliert werden muss.

Daneben hat der Einsatz von Schablonen jedoch noch weitere Nachteile: So sind sie nicht nur aufwändig und wenig ergonomisch in der Handhabung, sondern brauchen auch teuren und jahrelangen Lagerplatz. Eine potenzielle Fehlerquelle liegt zudem darin, dass die Schablone nicht korrekt befestigt bzw. angeschlagen wird. Selbst wenn taktile Messgeräte zur Bemusterung eingesetzt werden, ist viel Zeit einzuplanen, weil die Position aller Schweißpunkte im Zuge der Überprüfung abgefahren werden muss.

Abhilfe schafft das Laserprojektionssystem Werklicht von Extend3D, das den aufwändigen Prüfprozess signifikant verkürzt. Konkret konnte mit dem System der Zeitaufwand für die Bemusterung einer Unterbodengruppe von einer Woche auf einen Tag reduziert werden.

Werklicht besteht auf der Hardwareseite aus den Augen in Form von einer oder zwei Kameras sowie einem Industrielaser bzw. einem Industrie-HD-Beamer zur Projektion. Zum Leben erweckt wird das System aber erst mit dem smarten Algorithmus der Software, durch den digitale 3D-Plandaten mit der tatsächlichen Realität verbunden werden. Im ersten Schritt werden dafür existierende CAD-Daten aus allen üblichen Datenformaten eingelesen. Mit am Werkstück angebrachten Targets – gegebenenfalls auch ohne Targets – gleicht die Software die gespeicherten Pläne mit dem realen Körper ab und stellt die Referenz her. In diesem Zuge können sowohl das Werkstück wie auch der Projektor unterschiedliche Positionen einnehmen – jegliche Bewegungen werden durch die Software in Echtzeit ausgeglichen.

Das System vereinfacht, verschlankt und beschleunigt Arbeitsschritte über die gesamte Prozesskette – von der Datenvorbereitung bis zur Qualitätssicherung. Damit erhöht es die Profitabilität auch bei solchen Arbeiten, die bisher nicht automatisiert werden können. Und macht sich so für das Anwenderunternehmen gleich in mehrfacher Hinsicht schnell bezahlt.

Die Datenvorbereitung umfasst alle CAD-Formate und erfolgt in minimaler Rüstzeit (< 10 Minuten), die Bedienung ist intuitiv. Die digitale Schablone reduziert nicht nur die Arbeitszeit um bis zu 80 %, sondern ist auch flexibel bei Änderungen; Schablonen werden überflüssig. Die Qualitätssicherung erfolgt visuell, automatisch und sicher, die Dokumentation ebenfalls automatisch und bei Bedarf auch per Foto. Das Funktionsprinzip von Werklicht erlaubt es beispielsweise, per Laser- oder Videoprojektion Arbeitspunkte oder Bereiche exakt zu markieren oder Hinweise zu Arbeitsschritten direkt auf dem Werkstück anzugeben. Trotz der Kombination komplexer Technik ermöglicht die intuitive Bedienoberfläche den Mitarbeitern die Nutzung schon nach kurzer Einarbeitungszeit. Das System ist zudem transportabel und innerhalb weniger Minuten einsatzbereit.

In der Praxis bietet der Einsatz von Werklicht dem Anwender diverse Vorteile: Zuallererst ist hier die vielseitige und flexible Anwendbarkeit des Laserprojektionssystems zu nennen. Bewegungen des Teils werden über optische Kamerasysteme erkannt und die Projektion richtet sich selbstständig zur Referenz aus. Dank der Mobilität des Systems kann es sehr flexibel als Assistent in der Produktion eingesetzt werden, für routinemäßige QS-Aufgaben genauso, wie wenn es mal wieder „brennt“ und Probleme schnell identifiziert werden müssen. Die Fehleranfälligkeit durch die Verwendung falscher Schablonen wird erheblich verringert, Investitionskosten für sie entfallen gänzlich. Gegenüber Schablonen und taktilen Messmaschinen bietet Werklicht außerdem ein zeitliches Einsparpotenzial von bis zu 80 %. Konstruktionsänderungen können zudem sofort in jedem Muster umgesetzt und der digitale Planungsstand direkt auf das Bauteil projiziert werden. Dies bietet auch einen wesentlichen Zugewinn an Flexibilität.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das System als virtueller Assistent den Anwender in verschiedenen Szenarien zu unterstützen vermag. Die Erfahrung von Extend3D zeigt, dass Anwendern, wenn sie erst einmal begonnen haben, mit Werklicht zu arbeiten, meist noch weitere nützliche Einsatzszenarien für das System in den Sinn kommen. Fakt ist, es gibt sehr viele Anwendungsszenarien, bei denen es notwendig und hilfreich ist, CAD-Daten auf Bauteile zu projizieren. Das Spektrum ist sehr breit gefächert und reicht vom Vorserienbau bis zum Werkzeugbau – im Grunde genommen in alle Ecken des Maschinenbaus. Weitere Anwendungen im Musterbau betreffen beispielsweise das Bolzenschweißen oder das Projizieren von Kabelverläufen: Wie Kabel liegen müssen, ist jedoch sehr schwer vom Digitalen ins Reale zu übertragen, denn Kabel sind biegbar. Generell gilt im Muster- und Vorserienbau, Änderungen sind die Regel und nicht die Ausnahme. Den Praxis-Einsatz von Werklicht veranschaulicht folgendes Fallbeispiel: Eine Karosserie mit mehreren hundert Schweißpunkten ist zu überprüfen. Die CAD-Daten der Karosserie werden in die Software geladen. Dann wird die Position der Schweißpunkte – die zumeist separat vorliegen – ebenfalls in die CAD-Daten übernommen. Im nächsten Schritt sind diese digitalen Daten zur Karosserie zu referenzieren. Zunächst werden mindestens drei Targets auf der Karosserie platziert, die das System nutzt, um sich einzulesen bzw. zu referenzieren. Die Halter werden an markanten Stellen der Karosserie platziert, meistens an Referenzlöchern, alternativ in Ecken oder auf Ebenen. Nachdem die Targets am realen Objekt in Löchern platziert wurden, werden in der CAD-Software in den selben Löchern digitale Targets platziert. Dadurch ist auch schon die Referenz hergestellt worden. Sobald diese Schritte erfolgt sind, kann projiziert werden. Die Liste der Schweißpunkte, die angefahren werden sollen, ist in der Software hinterlegt. Man kann von Schweißpunktgruppe zu Schweißpunktgruppe weiterklicken, es wird jeweils automatisch die ausgewählte Prüfgruppe projiziert. Dann wird visuell überprüft, ob jeder dieser Schweißpunkte an der richtigen Stelle platziert ist. Sobald ein Schweißpunkt nicht innerhalb des Toleranzkreises liegt oder erst gar nicht vorhanden ist, wird dies sofort visuell erkannt. Anschließend kann man daraus Konsequenzen ziehen: Die Maschine oder den Roboter nachjustieren bzw. die Fehlerquelle identifizieren. I

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