Bildverarbeitungs-Systeme des Herstellers Isra sorgen im VW-Werk Salzgitter nicht nur für einen wirtschaftlichen Robotereinsatz. Auch die Qualitätsinspektion in der MotorEndmontage wird von Kameras überwacht.
Mit einer bebauten Fläche von 810 000 m² ist das VW-Werk in Salzgitter das größte Motorenwerk der Welt. Lieferanten und andere Werke des Konzerns versorgen den Standort mit Material für den Motoren- und Komponentenbau. Für den Transport sind täglich 35 Eisenbahnwaggons und 145 Lkw notwendig. Umgekehrt verlassen 35 Waggons und 60 Lastzüge mit fertigen Produkten das Werk Salzgitter. „Hier werden mit 7000 Mitarbeitern täglich rund 8000 Otto- und Dieselmotoren in 270 Varianten gefertigt, vom kleinen Dreizylinder bis zum Zwölfzylinder für Bugatti“, stellt Uwe Meding heraus, stellvertretender Produkt-Engineering-Leiter im Produktcenter 2 der Motorenmontage und verantwortlich für die Fertigungsbetreuung der Rumpfmotorenmontage.
Die kleinste Benzin-Motorenfamilie bis 1,6 l mit der VW-internen Bezeichnung EA 111 kommt für die VW-Modelle Golf, Polo, Lupo sowie für Seat und Skoda zum Einsatz. „Pro Schicht produzieren wir von diesen Motoren 725 Stück“, weiß Uwe Meding. Um die Produktivität auf dieser Linie in der Halle 2A zu erhöhen und die Qualität weiter zu verbessern, kommen intelligente Bildverarbeitungssysteme der Isra Vision AG aus Darmstadt zum Einsatz.
„In meinem Verantwortungsbereich verrichten derzeit 30 Vision-Systeme ihren Dienst“, berichtet der VW-Experte, der seit 1999 maßgeblich an der Einführung der Bildverarbeitung beteiligt war und seit 1984 im Werk Salzgitter dabei ist. „Ein System ist dabei oft für mehrere Anwendungen zuständig.“ Pro Montagelinie sorgen fünf bis zehn BV-Systeme, die genau auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten sind, für einen hohen Automatisierungsgrad. Schnittstellen zur Liniensteuerung ermöglichen die nahtlose Einbindung in die übergeordneten Produktionssysteme.
Der Einsatz der Bildverarbeitung bei VW ist zweigeteilt. Die erste Gruppe von Vision-Systemen ist für die Roboterführung zuständig und bietet einen flexiblen, zuverlässigen und robusten Erkennungsgrad in Subpixelgenauigkeit. Die zweite Gruppe kommt in der Qualitätsprüfung zum Einsatz. Mehrkamera-Systeme führen hier eine komplexe Montage- und Qualitätsinspektion durch.
„Die Bildverarbeitungssysteme haben bei uns verschiedene Rationalisierungsprojekte ermöglicht“, setzt Produktionsexperte Meding fort. Als Beispiel nennt er das Depalettieren und Auflegen von Zylinderkurbelgehäuse auf die Montagelinie. „Das musste früher per Hand erledigt werden“, betont er. Heute führt ein mit Kameras gesteuerter Roboter diese Aufgabe durch. Dank der neuen Technik konnten die bisher verwendeten Verpackungen beibehalten werden, denn der Roboter positioniert die Kurbelgehäuse zielgenau. „Wir brauchen keine aufwendigen Transportbehältersysteme“, berichtet der Techniker stolz. „Dadurch sparen wir viel Geld. Letzten Endes wurde das Rationalisierungsprojekt erst durch die Bildverarbeitung möglich.“
Bei VW werden an solche Projekte hohe Anforderungen gestellt. Ein fixer Betrag muss nach 18 Monaten eingespart sein. „Solche Rationalisierungsprojekte mit Bildverarbeitung gibt es bei uns mehrere“, stellt Uwe Meding heraus und nennt die Depalettierung von Haubenmodulen und Zylinderköpfen als weitere Beispiele.
„Der überwiegende Teil der Vision-Systeme ist in der Montage- und Qualitätsinspektion im Einsatz“, so der VW-Mann. Die 2D-Systeme überprüfen mit einer Genauigkeit bis zu 1 mm zum Beispiel die Silikonraupen auf Zylinderkurbelgehäusen, den Dichtmittelauftrag auf Zylinderköpfen, den Typ der Dichtflanschen und Zylinderkopfdichtungen und den fertigen Motor in der Motorendkontrolle. Auch die Doppellagigkeit von Zylinderkopfdichtungen haben die Kameras fest im Blick. In einigen Anwendungen ersetzt die Bildverarbeitung aufwendige Lösungen mit Lasertastern. Uwe Meding: „Der wesentliche Vorteil der Vision-Systeme ist die hohe Flexibilität.“ So lassen sich mit dem Isra-Produkt verschiedene Module auf einer Montagelinie handeln. Hinzu kommt, dass das System bei einer kompletten Produktionsumstellung leicht an neue Anforderungen adaptiert und weiter verwendet werden kann. Dabei müssen meist nur wenige Parameter softwaretechnisch geändert werden. 70 bis 80 Prozent der Anpassungen lassen sich laut Uwe Meding ohne fremde Hilfe vornehmen, da die Systeme mit einer intuitiven Benutzeroberfläche auf Windows-Basis ausgestattet sind. Für darüber hinaus gehende Aufgaben stehen zwei feste Isra-Mitarbeiter für die VW-Werke in Salzgitter und Wolfsburg zur Verfügung.
Ein weiteres Anwendungsfeld für die Bildverarbeitung ist die Schriftenerkennung, mit der einzelne Montageteile klassifiziert werden. So werden zum Beispiel Kolben anhand von Symbolen und Zylinderkurbelgehäuse mit Hilfe einer gelaserten Schrift geprüft. Auch Matrixcodes auf der Kurbelwelle werden von den Kameras zuverlässig erkennt. „Derartige Aufgaben kann nur ein Bildverarbeitungs-System übernehmen“, ist sich Uwe Meding sicher. „Die einzige Alternative für diese eintönige Arbeit wäre ein zusätzlicher Mitarbeiter.“ Doch damit seien noch nicht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von BV-Systemen erreicht.
Die ersten Vision-Systeme kamen bereits 1998 im VW-Werk Salzgitter zum Einsatz. Die langjährige Partnerschaft zwischen dem Automobilbauer und Isra hatte Vorbildcharakter für andere Werke, die nun mit den flexiblen Systemen ihre Produktion optimieren. Hierzu zählen VW-Werke in Mexiko und China. Im Reich der Mitte sorgen inzwischen sieben Vision-Systeme im Getriebebau für die Fertigungsqualität.
Uwe Böttger uwe.boettger@konradin.de
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