Prüfen, aufnehmen, in der Schweißstation ablegen, wieder aufnehmen, erneut zur Prüfung ablegen – extrem schnell und beinahe spielerisch leicht bewegen sich die Roboter zwischen Stahlblechteilen. Verantwortlich für den reibungslosen Fluss ist das Zusammenspiel intelligenter 3D-Bildverarbeitung von Cognex, moderner Robotik von Kuka und einem ausgereiften Maschinenbau von W-Plan unter der Federführung der KWD.

Der mit 3D-Bildverarbeitung gesteuerte Pick-and-Place-Prozess übernimmt sowohl den Transport als auch die Qualitätsprüfung von Roh- und Fertigteilen. Je nach Arbeitsschritt nehmen Einzel- oder Stereokameras die relevanten Bildsektoren auf. Das Visionpro-3D-System erkennt damit Lage und mögliche Verdrehungen der Seitenteile im Zuliefer-Rack und leitet die Daten in Echtzeit an die Robotersteuerung weiter. Diese passt die Greiferbewegung an die Ist-Position der Teile an. Die Arbeitskapazitäten des Maschinenführers konzentrieren sich daher auf die reibungslose Anlagensteuerung anstatt auf das lagerichtige Zuführen der Teile.

Das Vision-System bedient sich für den geometrischen Mustervergleich unterschiedlicher 2D-Werkzeuge, beispielsweise Patmax. Präzise Kalibrierwerkzeuge kompensieren optische Verzerrungen und synchronisieren die Kameras mit den fließenden Bewegungen der Robotergreifer.

Im ersten Arbeitsschritt positioniert sich Roboter 1 vor dem Bauteilmagazin, in dem die Kleinteile als Stapel waagerecht angeordnet sind. Er misst die Teileposition und greift diese präzise und lagerichtig.

Währenddessen positioniert sich Roboter 2 mit seinem zweiseitigen Greifsystem und ebenfalls integrierter 3D-Vision-Technik vor dem Transport-Rack, in dem er die Großteile als Stapel senkrecht angeordnet vorfindet. Roboter 2 prüft die Position der Transportverriegelung, misst die exakte Teileposition und nimmt die Komponenten lagerichtig auf. Anschließend fahren beide Roboter zu einem Drehtisch und legen die Teile positionsgerecht in logischer Reihenfolge ab.

Ganzheitlich geprüft

Nach dem Schweißen via Punktschweißroboter führen die Roboter 1 und 2 eine optische Schweißpunktprüfung durch. Dazu inspizieren sie Anzahl und Lagerichtigkeit der Schweißpunkte. Anhand der Parameter der Schweißsteuerung untersucht die Anlage, ob die jeweiligen Wurzeln der Schweißpunkte korrekt sind. Die Daten der Prüfung werden archiviert und die Bilder werden den entsprechenden Parametern zugeordnet. So erreicht KWD eine lückenlose Rückverfolgbarkeit und einen dokumentensicheren Qualitätsnachweis.

Im letzten Arbeitsschritt entnimmt Roboter 2 das fertig geschweißte Bauteil und legt es in das Transportgestell für Fertigteile ab. Ist die geforderte Stückzahl der Fertigteile im Transportgestell erreicht, erfolgt das Signal an die Transportlogistik, die das volle Transportrack abholt und ein leeres Rack anliefert.

Neben der Produktkontrolle ist eine wichtige Leistung die Prüfung vordefinierter Anlagensektoren. Das 3D-System inspiziert dazu eine Reihe von Initiatoren und Endlagen, wie die Spanner der Schweißstation. Auch die Transportklinken der Behälter werden dahingehend kontrolliert, ob sie offen oder geschlossen sind.

Eine der größten Herausforderungen bei der Implementierung war die Beleuchtung. Die Einzelkomponenten der Seitenteile können sich in den Transportracks in einem bestimmten Bereich verdrehen oder verkippen. Daraus resultiert ein wechselndes Reflexionsverhalten der Pkw-Bleche. Die Lösung besteht in einer Umhausung mit weißen Innenwänden, über die weißes Licht mit möglichst großen Einstrahlwinkeln homogen auf die Metallteile trifft.

Nach einem rund neunmonatigen Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeitraum läuft die neue Anlage im Drei-Schicht-Betrieb auf Hochtouren. Doch KWD denkt bereits einen Schritt weiter. In zukünftigen Anlagen sollen 3D-Vision-Systeme dazu beitragen, die Anzahl von Initiatoren deutlich zu senken. Dies bedeutet weitere Kosteneffizienz und minimiert mögliche Fehlerquellen.

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