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11.07.2016

Roboter-Prüfstation Roboinspector von Neurocheck

Eine Kamera für alle Prüfmerkmale

Die Vollständigkeits- und Lagekontrolle von Motorkomponenten erforderte bisher für jedes Merkmal eine eigene Kamera mit Optik und Beleuchtung. Eine Roboter-Prüfstation kommt zusammen mit einer fokusvariablen Flüssiglinse mit nur einer Kamera aus.

Roboter-Prüfstation: Ein Kamera und Beleuchtung umgebender Schirm vermindert den Einfluss von Fremd- und Umgebungslicht auf die Prüfsituation. (© Neurocheck)

In der Endfertigung sollen Motoren automatisiert und zu 100 Prozent auf Teilevarianten sowie die Vollständigkeit aller Komponenten und deren korrekte Lage überprüft werden. Hierbei sind verschiedene Prüfpositionen in variierenden Abständen zum Motor zu betrachten. Klassische Herangehensweisen sehen für jede Prüfposition eine eigene Kamera, Optik und Beleuchtung vor. Muss ein weiteres Merkmal am Bauteil geprüft werden, ist meist eine zusätzliche Kamera mit Beleuchtungseinheit notwendig.

Diese Aufgabe löst die in die Fertigungslinie integrierte flexible Roboter-Prüfstation Roboinspector von Neurocheck, Remseck. Am Montageflansch des Roboters der Universal-Robots-Serie (UR5/UR10) ist die Kameratechnik für die optische Inspektion installiert. Die Steuerungstechnik der Prüfanlage besteht aus der Ablauf-Steuerung Robocontrol und der Bildverarbeitungssoftware Neurocheck. Sicherheitstechnisch ist der Betrieb des UR-Roboters kraftüberwacht und eigensicher. Durch die Konstruktion des Kameramoduls mit berührungsempfindlichem Fremdlicht-Schirm entstehen nach Firmenangaben keine verletzungsgefährdenden Körperkanten (Bild 1).

Gesamte Roboter-Prüfstation beliebig erweiterbar

Beim Roboinspector steht ein menügeführter Zugang zum Teach-Modus zur Verfügung, um das Teach-in neuer Prüfpositionen oder ganzer Prüfvarianten vorzunehmen. Das Anlegen einer neuen Prüfvariante, bestehend aus Roboter-Position und zugehöriger Bild-Auswerteroutine, kann intuitiv, menügeführt und interaktiv durch den Werker erfolgen.

Die verschiedenen Teach-Positionen werden in eine Varianten-Tabelle der Bildverarbeitung übernommen. Pro Variante kann nun eine Bewegungsbahn mit beliebig vielen Prüf- und Fokuspositionen festgelegt werden. Definierte Varianten und Bewegungsbahnen werden in einer Datenbank zusammengeführt. Das macht die gesamte Roboter-Prüfstation laut Hersteller beliebig erweiterbar.

Im Prüfmodus greift die Software auf die Datenbank zu und stellt für das aktuell zu prüfende Bauteil den Ablaufplan zusammen, der im weiteren Verlauf Schritt für Schritt bearbeitet wird.

Variable Arbeitsabstände mit einer Kamera überwinden

Bei industrietauglichen Optiken mit fester Fokuseinstellung ließen sich die aus den unterschiedlichen Prüfpositionen resultierenden variablen Arbeitsabstände zur Bauteiloberfläche nicht ausreichend kompensieren, um die erforderliche Bildschärfe zu erreichen. Arbeitsabstände mussten bisher mechanisch variiert oder mit einem motorisch angesteuerten Objektiv im Fokus verändert werden.

Fokusvariable Flüssiglinse: Die Brennweite in einem optischen System lässt sich durch einen schwachen elektrischen Strom beinahe verzögerungsfrei ändern. (© Neurocheck)

Vor diesem Hintergrund hat Neurocheck für seine Bildverarbeitungssoftware die Ansteuerung der fokusvariablen Flüssiglinse aus dem Hause Optotune realisiert, die beim Roboinspector zum Einsatz kommt. Die Flüssiglinse funktioniert ähnlich wie das menschliche Auge – auf mechanisch bewegliche Teile kann deshalb verzichtet werden. Die fokusvariable Linse erlaubt es, die Brennweite in einem optischen System durch einen schwachen elektrischen Strom beinah verzögerungsfrei zu ändern (Bild 2). In einem Zeitraum von wenigen Millisekunden stellt sich die Linse scharf. Ein Voicecoil-Aktuator, ähnlich einem Lautsprecher, bewegt die Linsenflüssigkeit dabei ins Zentrum der Linse und wieder heraus.

Aus dem Prüfprogramm der Anwendung wird die Linse direkt über eine Plug-in-Funktion angesteuert. Innerhalb kürzester Zeit können somit nacheinander mehrere Bilder in unterschiedlichen Fokusebenen aufgenommen werden. Ändert man beispielsweise den Arbeitsabstand von 500 auf 100 mm, erzielt man durch Nachfokussieren de facto einen optischen 5-fach-Zoom.

Fremd- und Umgebungslicht werden abgeschirmt

Die mitgeführte Fremdlichtabschirmung am RoboInspector macht das System weitestgehend unabhängig von Sonneneinstrahlung oder Umgebungslicht. Das Kameramodul besteht aus Digitalkamera und LED-Beleuchtungsring mit segmentweise schaltbaren Elementen. Durch die elektronische Ansteuerung von Optik und Beleuchtung kann für jedes Prüfmerkmal eine angepasste Beleuchtungssituation erzeugt werden. Ein Kamera und Beleuchtung umgebender Schirm vermindert den Einfluss von Fremd- und Umgebungslicht auf die Prüfsituation.

Die Roboter-Prüfstation bietet große Flexibilität im Hinblick auf Beleuchtungssituation, Arbeitsabstände und Prüfpositionen. In Kombination mit der fokusvariablen Flüssiglinse lassen sich komplexe Prüfaufgaben mit dynamischen Abläufen und hoher Variantenvielfalt realisieren. Gegenüber herkömmlichen Mehrkamera-Prüfsystemen ist die Roboter-Prüfstation kostengünstig erweiterbar.

Bei Hinzufügen eines neuen Prüfmerkmals muss laut Hersteller keine neue Kamera installiert, sondern lediglich eine neue Position geteacht werden. Hierdurch wurden die Kosten beim Anwender im Vergleich zum konventionellen Prüfsystem deutlich gesenkt. Auch die Erstinbetriebnahme bleibt günstig und das System kann wirtschaftlich sinnvoll erweitert werden.

Neurocheck GmbH
www.neurocheck.com

Unternehmensinformation

Neurocheck GmbH

Neckarstr. 76/1
DE 71686 Remseck
Tel.: 07146 8956-0
Fax: 07146 8956-29

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