Bei Sichtprüfungen in automatisierten Fertigungsprozessen sind herkömmliche Sensoren oft überfordert. Abhilfe schaffen zugeschnittene Bildverarbeitungs-Systeme, die einfach zu installieren und zu bedienen sind.
So genannte bildverarbeitende Sensoren oder Vision-Sensoren sind der ideale Einstieg in die Welt der Bildverarbeitung, denn die Geräte setzen in der Regel keine oder nur geringe Kenntnissen voraus. Sie lassen sich unkompliziert und schnell montieren und justieren. Die Funktionalitäten kann der Anwender durch einfaches Teach-In festlegen. Eine aufwendige Auswahl von einzelnen Vision-Komponenten fällt ebenfalls unter den Tisch. Die Optik-, Beleuchtungs-, Elektronik- und Softwarebestandteile sind vom Hersteller bereits integriert und aufeinander abgestimmt.
Durch diese feste Zusammenstellung der Komponenten im Gerät sind auch die möglichen Anwendungsfälle eindeutig definiert. Dabei können Vision-Sensoren heute Aufgaben lösen, für die bis vor kurzem noch ausgewachsene Bildverarbeitungs-Systeme nötig waren. Dafür sorgen robuste Softwaretools, die einfach zu parametrieren sind.
Beispiele für Multifunktionssensoren sind die Modelle S26 und S28 der Vision & Control GmbH aus Suhl. Die kompakten Geräte enthalten Hard- und Softwaretools, die für Vollständigkeits-, Lage- und Anwesenheitskontrolle ausreichend sind. Mit den Geräten lassen sich auch Mustervergleiche durchführen. Gemäß den Anforderungen der industriellen Praxis kann die Lage der Prüflinge dabei beliebig sein.
Eine leicht verständliche Dokumentation und die intuitive Bedienung der Geräte machen es möglich, dass der Anwender schon nach kurzer Zeit einschätzen kann, für welche Aufgaben der Sensor geeignet ist und ob sein anstehendes Problem damit zu lösen ist. Die Tatsache, dass auch unerfahrene Nutzer ihre Aufgaben schnell und einfach lösen können, machen diese Art Sensoren populär. Was gestern noch dem Spezialisten vorbehalten war, bekommt heute der Fachfremde nach kurzer Zeit in den Griff.
Die Montage des Kompaktmodells ist mit wenigen Handgriffen erledigt. Gleiches gilt für die Einstellung des Sensors. Die übersichtliche Bedienoberfläche hilft dem Anwender bei der Einstellung der Parameter. Unterstützt wird der Nutzer dabei durch eine Automatikfunktion, die für viele Anwendungsfälle bereits die passenden Parameterwerte vorschlägt. Darauf aufbauend können Feineinstellungen während des Testbetriebs vorgenommen werden.
Für mehr Komfort in der täglichen Praxis verfügen die Modelle der Vision-Spezialisten aus Suhl über eine Reihe von Features. So sorgt eine hohe Pixelauflösung dafür, dass auch feine Details zuverlässig erkannt werden und die Funktionssicherheit gegeben ist. Bewährte Softwaretools, die aus High-End-Systemen übernommen wurden, unterstützen diesen Prozess. Die Prüfungen werden zudem in hoher Geschwindigkeit durchgeführt, so dass die Sensoren praktisch mit jedem Produktionstakt mithalten können. Da die Modelle weitgehend unabhängig vom Umgebungslicht arbeiten, ist eine hohe Zuverlässigkeit gesichert. Laut Hersteller lassen sich die Sensoren problemlos in die typische Automatisierungsumgebung einbinden.
Die Sensoren sind so konzipiert, dass sie anwendungstechnisch nach oben offen sind. Nutzer, die sich mit der Zeit in die Materie eingearbeitet haben, können sich höhere Ziele stecken und Aufgaben in Angriff nehmen, die zum Beispiel eine individuelle Optik und Beleuchtung voraussetzen. Die Modelle besitzen keine fest vorgegebene Optik und Beleuchtung. Diese Komponenten lassen sich individuell und aufgabenspezifisch auswählen. Eine komplizierte Aufgabenstellung erschwert nicht das Einlernen und Parametrieren der Software. Dieser Vorgang bleibt stets auf dem gleichen Level – unabhängig von der Applikation.
Mit den Vision-Sensoren lassen sich klassische Montageprozesse überwachen. Hierzu zählt zum Beispiel die Anwesenheitskontrolle bei der Montage von Handschuhfachdeckeln. Diese Aufgabenstellung ist typischerweise bei Automobil-Zulieferern zu finden, die zunehmend komplett bestückte Baugruppen fertigen. Die Arbeiten zur Montage und Vervollständigung erfolgen häufig noch manuell. Vision-Sensoren überwachen diesen Arbeitsprozess und schlagen Alarm, wenn etwas nicht in Ordnung ist.
In der Praxis wird das Teil nach der manuellen Komplettierung in der Prüfzelle in Kontrollposition gebracht. Im ersten Schritt rückt der Sensor mit seiner integrierten Beleuchtung den Inspektionsbereich ins rechte Licht. Der Anwender kann dabei unter verschiedenen Beleuchtungsfarben wählen. Dadurch lässt sich das störende Umgebungslicht optimal unterdrücken. Danach wird in verschiedenen Prüf-Fenstern gecheckt, ob alle Federn des Bauteil vorhanden und in der richtigen Position sind. Robuste Softwaretools erkennen die Muster und bestimmen Grauwert und Kontrast.
Die Vision-Sensoren können auch in der unmittelbaren Umgebung von CNC-Drehmaschinen zum Einsatz kommen und dort die Prozessqualität sicherstellen. Wenn bei der Fertigung von Präzisionsdrehteilen die Rohteile zu Halbfertigprodukten weiterverarbeitet werden, können sich leicht Späne um das Drehteil wickeln und den nachfolgenden Prozess gefährden. Die Vision-Sensoren überprüfen verschiedene Teile des Drehteils und erkennen, wenn es zu einem kritischen Zustand während der Bearbeitung kommt. In diesem Fall wird die Maschine sofort gestoppt und die Teile von Hand gereinigt.
Die Beispiele zeigen, dass sich unterschiedliche Aufgabenstellungen bereits mit den Basisfunktionen der Vision-Sensoren lösen lassen. Der Anwender lernt mit jeder Applikation kontinuierlich etwas dazu. Jede neue Lösung steigert sein Erfahrungs- und Wissenspotential, auf das er bei künftigen Aufgabenstellungen bauen kann. So kann sich jeder Nutzer im Lauf der Zeit zu einem Experten entwickeln und immer komplexere Probleme in Angriff nehmen.
Uwe Böttger uwe.boettger@konradin.de
Vision-Sensoren kontrollieren den Span an Drehteilen
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