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3D-Bildverarbeitung - Alles am Platz? Los geht’s!

LeckerkennungVernetzter Gasdetektor ortet Gasleckagen mit Ultraschall

Honeywell-SearchZone Sonik

Honeywell hat einen neuen vernetzten Gasdetektor angekündigt, der Leckagen mit Ultraschall ortet und so fest installierte Gasdetektoren ergänzt. Damit hilft er, Arbeiter und Einrichtungen besser gegen tödliche, giftige und explosive Gasleckagen zu schützen.

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3D-BildverarbeitungAlles am Platz? Los geht’s!

3D-Bildverarbeitungssystem prüft Autositze. Dakota heißt ein Bildverarbeitungssystem zur 3D-Inspektion von Schaumstoffblöcken, wie sie zum Beispiel in Autositzen verwendet werden. Stemmer Imaging hat das System in enger Zusammenarbeit mit GIPS vision, einem ihrer Systemintegratoren, realisiert.

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Einsatzteile

Die Entwicklung des Dakota-Systems begann im Jahr 2012 und ist inzwischen abgeschlossen. Seither hat es seinen Nutzen, seine Leistung und sein Weiterentwicklungspotenzial in verschiedenen Schaumstoff-Fertigungsanlagen für Autositze gezeigt. „Diese Anlagen sind bereits in mehreren Ländern weltweit im Einsatz und haben sich als zuverlässiges und schnelles 3D-System für die Qualitätskontrolle von im Spritzgussverfahren hergestellten Polyurethan-Schaumstoffblöcken erwiesen“, freut sich Frédéric Equoy. Der Gründer und Geschäftsführer von GIPS vision war maßgeblich an der Entwicklung von Dakota beteiligt. Zum Einsatz kommt das System bei der Herstellung von Schaumstoffteilen aus Polyurethan, die im Spritzgussverfahren entstehen. Im Fall der Autositze werden vor dem Spritzvorgang bestimmte Einsatzteile von Hand in die Spritzgussformen eingelegt. „Diese Feinarbeit lässt sich nicht automatisieren“, so Equoy. „Angesichts der hohen Produktionsgeschwindigkeit der Fertigungslinie kommt es bei diesem manuellen Arbeitsgang häufig zu Fehlern, die zu unvollständigen Spritzgussteilen oder Produkten mit falsch positionierten Einsatzteilen führen. Dies resultiert in schwerwiegenden Mängeln des Endprodukts, die nach dem Erstarren des Schaumstoffs nur schwer zu erkennen sind.“

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Das 3D-Prüfsystem Dakota entdeckt allerdings Fehler, noch bevor sie entstehen. Es kommt direkt vor dem Einspritzen der Spritzgießmasse in die Form zum Einsatz und sorgt auf diese Weise dafür, dass die Fertigung fehlerhafter Schaumstoffteile sowie Materialverschwendung in hohem Ausmaß vermieden werden. „Dakota überprüft vor der Füllung der Spritzgussform, ob alle vor der Einspritzung in die Form eingesetzten Teile wie gewünscht vorhanden sind und sich an der richtigen Stelle befinden“, beschreibt Equoy das Prinzip. „Nur wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind, gibt das System die Form zur Einspritzung frei. So wird verhindert, dass ein unvollständiges oder fehlerhaftes Schaumstoffteil gefertigt wird.“

Prüfanlage

Diese Vorgehensweise führt zu einer Reihe von Vorteilen: Zunächst einmal verringert sich der Ausschussanteil durch den Einsatz von Dakota deutlich. Zudem lässt sich so eine erhebliche Einsparung von Material realisieren, das bei fehlerhaften Teilen ja komplett verloren ist, da der einmal verfestigte Schaumstoff nicht erneut verwendet werden kann. Die per Hand eingelegten Einsatzteile haben nur geringen Wert, sind jedoch im Fehlerfall ebenfalls nicht mehr nutzbar. Dakota macht zudem eine visuelle Überprüfung des fertigen Schaumstoffteils überflüssig und spart Arbeitskräfte für diesen Prozessschritt ein. Ein weiterer Vorteil für die Anwender des Systems besteht in der Verringerung der Reklamationen aufgrund schlechter Qualität und anderer Rücksendungen von ausgelieferten Produkten. Insgesamt steigt also die Rendite und Produktionssicherheit für Kunden, die das Dakota-System in ihrer Fertigung einsetzen.

3D-Bildverarbeitung im Einsatz
Grundlage der Prüfanlage ist ein 3D-Bildverarbeitungssystem auf Basis der Lasertriangulation. Die Spritzgussform wird dabei durch eine Laserbeleuchtung des Freiburger Herstellers Z-Laser gescannt. Eine Hochleistungskamera von Automation Technology nimmt pro Sekunde bis zu 1.000 der so entstehenden Laserprofile mit einer Breite von 2.000 Pixeln auf. Über den bekannten Winkel zwischen der Kamera- und der Laserebene können dank einer genauen, an die Konfiguration der Fertigungslinie und der Formen angepassten Kalibrierung, die entsprechenden Höhenangaben aus den Laserprofilen ermittelt werden. So erzeugt das System ein 3D-Bild der Spritzgussform und der enthaltenen Einsatzteile mit deren genauer dreidimensionaler Position. Die Auswertung dieses 3D-Bildes ermöglicht im Anschluss eine sichere Beurteilung, ob alle Parameter den Anforderungen entsprechen und ob der Spritzgussvorgang eingeleitet werden kann. Träger für Träger prüft Dakota auf diese Weise die Bau- und Einsatzteile, die vor der Einspritzung eingesetzt und dann in das Schaumstoffteil eingegossen werden. Diese Einsatzteile können aus verschiedenen Materialien bestehen und haben unterschiedliche Größen, Stärken, Farben und Formen. Verwendet werden hier unter anderem Metalldrähte, Plastikclips oder Schaumblöcke, die für die spätere korrekte Funktion der Autositze wichtig sind.

Lasertriangulation

Datenbank und GUI integriert
Zur Definition der Prüfpunkte sowie zur Parametrierung der entsprechenden Werkzeuge bietet Dakota den Benutzern eine speziell angepasste und anwenderfreundliche grafische Mensch-Maschine-Schnittstelle. Bis zu 999 verschiedene Formreferenzen können in einer Datenbank parametriert und an jeder Spritzgießform bis zu 999 Prüfpunkte kontrolliert werden. Außerdem lässt sich das System an Formen und Träger unterschiedlicher Größe sowie an die variable Geschwindigkeit der Fertigungslinie anpassen. „Ein System in einer Anlage in den USA prüft Formen mit einer Größe von 1.700 Millimetern. Das entspricht einer kompletten Rücksitzbank auf einer Fördereinrichtung, deren Geschwindigkeit 14 Meter pro Minute beträgt“, nennt Equoy ein aktuelles Beispiel. Damit sind die Grenzen des Systems nach seinen Worten aber noch lange nicht erreicht. „Zudem ist das Konzept keineswegs auf den Automobilbereich beschränkt. Es eignet sich auch für andere Anwendungsbereiche, und wir wollen es schon bald entsprechend breiter einsetzen.“ Rein mechanisch ist das System dafür flexibel genug: Erst kürzlich wurde Dakota erfolgreich in eine Drehtisch-Fertigungslinie eingebaut, bei der die einzelnen Produktionsschritte über einen Kreisförderer miteinander verknüpft sind.     bw

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