Im Entwicklungszentrum und im Fertigungswerk eines Anbieters von Pkw- und Nutzfahrzeug-Abgasturboladern sorgt ein neues Bildverarbeitungssystem für eine vollautomatische 100%-Prüfung kompletter Turbolader-Baugruppen. Resident 1200 Visual Inspection von Vision On Line stellt kurz vor dem Versand zum OEM eine zuverlässige Endkontrolle sicher.
Turbolader stehen als gebräuchliches Synonym für mehr Leistung, und das ist auch in ihrem ursprünglichen Einsatzgebiet ihre Hauptaufgabe. Durch die Verdichtung von Verbrennungsluft, die dem Motor zugeführt wird, lassen sich im Vergleich zu Saugmotoren höhere Motorleistungen bei gleichzeitig niedrigerem Verbrauch und besseren Emissionswerten erzielen. Dass die Qualität dieser Produkte angesichts der hohen Belastungen im jahrelangen Einsatz absolut einwandfrei sein muss, versteht sich von selbst.
Bild: Vision On Line
„Turbolader sind hochkomplexe Bauteile mit zahlreichen Details, die im Zuge der von uns gewünschten kompletten Qualitätsprüfung unter die Lupe genommen werden müssen“, sagt Vision On Line-Geschäftsführer Andreas Schaarschmidt. „Unter anderem zählen dazu die Inspektion der eingesetzten Komponenten wie der Turbine, der Ladedruckregelklappe, konstruktiver Merkmale wie dem Spaltmaß zwischen Gehäuse und Turbinenrad, geometrischer Vorgaben und vieler weiterer Details.“
Vor der Installation des Vision On Line-Systems waren für die Inspektion der Turbolader nach dem Vier-Augen-Prinzip zwei Mitarbeiter im Einsatz, um sie nach der Fertigung zu prüfen. Diese manuellen Kontrollen waren nicht wirtschaftlich und zudem fehleranfälliger als eine automatisierte Qualitätsinspektion. Da Kundenreklamationen bei nicht erkannten Fehlern schnell sehr hohe Administrationskosten nach sich ziehen können, wollte der Hersteller diesen Prozessschritt unbedingt optimieren.
Automatisierte Inspektion von Turboladern
Im Fall der Turbolader-Inspektion mussten die Langenselbolder Automatisierungsexperten ein umfangreiches Paket schnüren, um alle erforderlichen Merkmale zu untersuchen.
Neben der vollständigen Automatisierung der Prüfzelle und der gewünschten 100%-Prüfung bestand eine weitere Herausforderung für Vision On Line darin, die Dokumentation sowohl der Ergebnisse als auch der aufgenommenen Bilder sicherzustellen. Darüber hinaus war es erforderlich, genügend Flexibilität der Anlage zu gewährleisten, um bei Produktänderungen individuelle Anpassungen durchführen zu können.
Auf Basis dieser Vorgaben erstellte Vision On Line für seinen Kunden zunächst ein Konzept und übernahm anschließend
- die Konstruktion,
- den Sondermaschinenbau,
- die Integration aller Kameras und Beleuchtungen inklusive der erforderlichen Halterungen.
Zudem unterstützte man den Kunden bei der Programmierung. Die finale Programmierung von Steuerungstechnik und Bildverarbeitungsprüfung erfolgte dann durch den Anwender selbst.
„In enger Zusammenarbeit mit den technischen Experten unseres Kunden haben wir unter anderem die Integration von Bildverarbeitungsbibliotheken in sein PC-basiertes Automatisierungssystem realisiert“, sagt Schaarschmidt. „Auf diese Weise ist die Bildverarbeitung ohne zusätzliche Schnittstelle inzwischen tief im System des Turbolader-Herstellers verankert und deckt dabei von konventionellen Tools bis hin zu KI-Anwendungen die gesamte Bandbreite der benötigten Funktionen ab.“
Ausgefeiltes Bildverarbeitungssystem mit acht Industriekameras
In der im Herbst 2022 ausgelieferten Anlage ist ein ausgefeiltes Bildverarbeitungssystem integriert. So kommen darin insgesamt acht Industriekameras von SVS-Vistek vom Typ exo264 und exo183 zum Einsatz.
„Diese GigE-Kameras weisen eine Reihe von technischen Eigenschaften auf, die sie für diese Anwendung besonders prädestinieren“, sagt Oliver Herrmann, ebenfalls Geschäftsführer der Vision On Line und zuständig für die CAD-Konstruktion der Anlagen. „Eine echte Besonderheit ist dabei die Möglichkeit, die in der Anlage integrierten Beleuchtungen direkt aus den Kameras heraus betreiben zu können. Dadurch konnten wir den Bildverarbeitungs-Part ohne die üblicherweise erforderlichen Blitz-Controller realisieren und auf diese Weise Kosten und Aufwand für den Anwender reduzieren.“
Bild: SVS-Vistek
Als weitere Pluspunkte der eingesetzten Kameras von SVS-Vistek nennen Herrmann und Schaarschmidt die hohen Auflösungen von 5 bzw. bis zu 31 Megapixeln, die zuverlässig eine hohe Bildqualität und damit die optimale Grundlage für die nachfolgende Auswertung der Bilder lieferten. Sie erfolgt durch die Bildverarbeitungs-Software Halcon von MVTec auf Industrie-PCs von Siemens.
„Dieses Setup erlaubt auf Basis der internationalen Standards in der Bildverarbeitungsbibliothek alle Freiheiten bezüglich der Bildaufnahme in 2D, 2,5D und auch 3D sowie die optionale Einbindung verschiedener Standardtechnologien wie Pattern-Projektion, Shape from Shading oder Methoden der Künstlichen Intelligenz“, so Herrmann.
Damit sei es möglich gewesen, alle vorgegebenen Anforderungen des Anwenders an eine schnelle Verarbeitung zu erfüllen und somit die Grundlage für kurze Zykluszeiten zu schaffen. „Wir konnten mit dieser Anlage und der Auswahl der integrierten Komponenten ein optimales Kosten-Nutzenverhältnis erzielen und ein Gesamtsystem realisieren, das auch für zukünftige Anforderungen technologieoffen und flexibel ist.“ (eve)
