Qualitätskontrolle leicht gemacht

Sensorik

Sensoren – Qualitätsprüfungen werden in automatisierten Produktionsprozessen immer wichtiger. Mit seinen kompakten, kalibrierten Lichtschnittsensoren ermöglicht Sensorspezialist Baumer die effiziente und kostengünstige Vermessung von Objektgeometrien. Die Sensoren schließen die Lücke zwischen taktilen Sensorlösungen und aufwendigen 3D-Messystemen.

05. April 2017

Die fortschreitende Digitalisierung und der Trend zu individualisierten Produkten erfordern auch in der Teileinspektion zunehmend flexible und automatisierte Prüfverfahren. Hier geht es primär darum festzustellen, ob gewisse Produktionsparameter innerhalb vorgegebener Grenzwerte liegen. Die Inspektion kann dabei sowohl durch die Entnahme der zu kontrollierenden Teile aus dem Produktionsprozess als auch kontinuierlich im Produktionsprozess selbst erfolgen. Die In-Line Methode ermöglicht eine kontinuierliche Prozesssteuerung, da Resultate sofort verwertet werden können.

Die Gründe für die Qualitätskontrollen sind vielfältig. Je besser und gleichbleibend die Qualität der produzierten Teile ist, desto weniger Nachbearbeitung wird notwendig und Lieferfristen können eingehalten werden. Ausschussmengen und Produktions-Stillstandzeiten gehen gegen Null und teure Rücksendungen oder Ersatzlieferungen gehören der Vergangenheit an. Kurzum,: Kosten werden eingespart. Die Daten aus den Messungen helfen zudem, die Produktionsprozesse kontinuierlich zu optimieren um das Ziel einer Null-Fehler-Produktion zu erreichen. Die Qualitätskontrolle umfasst aber nicht nur die Produkte, auch das Werkzeug wird kontinuierlich überwacht. Wartungsintervalle können somit vorausschauend geplant und optimiert werden.

Bei der Auswahl der Methoden steht der Anwender vor einer Fülle an Instrumenten. Diese reichen von individuell konfigurierten Sensorlösungen, über taktile Messmethoden, kompakte Bildverarbeitungssysteme oder 3D-Profilsensoren bis hin zu leistungsfähigen Industriekameras mit PC-basierten Bildverarbeitungsprogrammen. Alle diese Lösungen liefern Messergebnisse mit hoher Präzision, sind aber mit unterschiedlichem Aufwand und Kosten verbunden.

Sensorkonzepte in der Teileinspektion

In der Produktion sind zunehmend einfache, flexible und kostengünstige Lösungen gefragt. Dem entspricht Baumer mit seiner neuen Generation der Poscon-Lichtschnittsensoren. Die Sensoren bieten komplexe Funktionen wie zum Beispiel eine Kanten- oder Höhenmessung, in einem einfach zu bedienenden, kompakten Sensor. Die Sensoren funktionieren ohne Reflektor und lassen sich dank sichtbarer Laserline und einer optisch ausgerichteten Achse schnell in Betrieb nehmen. Nach der Installation müssen mithilfe der vordefinierten Messfunktionen nur noch wenige Parameter eingestellt werden, ganz ohne externe Software. Ein weiterer Vorteil der Sensoren liegt in der direkten Ausgabe der Messwerte in Millimeter. Die Werte können direkt in der Steuerung weiterverarbeitet werden. Durch die intelligente Auswertung ermöglichen die Sensoren nicht nur die effiziente Vermessung von Formteilen oder die präzise Positionierung von Werkzeugen und Robotern, sondern auch die Realisierung effizienter Check-and-Sort-Funktionalität auf Basis von Schwellwertvergleichen.

Der Poscon 3D ist speziell auf die Vermessung von Objektkanten, Breiten und Lücken spezialisiert und eignet sich unter anderem für den Einsatz in der Materialzuführung oder der Endkontrolle. Die Vermessung erfolgt unabhängig von Farbe, Oberflächen und Höhenschlag. Die Sensoren können in Relation zur Standardmontage bis ±30 Grad in einem beliebigen Winkel geneigt montiert werden. Dies bietet Vorteile, wenn die Platzverhältnisse keine andere Montagemöglichkeit zulassen, vor allem, da die Sensoren keinen Reflektor benötigen.

Vermessung zur Endkontrolle

Die Einsatzmöglichkeiten sind vielseitig. Ein Beispiel ist die effiziente Bestimmung von Blechdicken in der In-Line Qualitätskontrolle bei der Materialzuführung. Der Sensor ermöglicht dabei den automatischen Abgleich mit Toleranz-Schwellenwerten, selbst bei schnellen Transportgeschwindigkeiten. Bleche, die den Spezifikationen nicht entsprechen, werden sofort identifiziert und aussortiert. Teure Nacharbeiten oder sogar ein später Umtausch fehlerhafter Produkte können so vermieden werden. Eine direkte Doppelblechkontrolle reduziert Produktions-Stillstände und verhindert Beschädigungen des Werkzeuges bei der weiteren Verarbeitung der Bleche.

Dank spezifischer Algorithmen misst der Poscon 3D auch präzise auf sehr dunkle Oberflächen aus hoch absorbierenden Materialien wie etwa Gummi. Das macht ihn zu einem beliebten Werkzeug für die Reifenindustrie. Im Bereich der Materialzuführung führt der Sensor Toleranzprüfungen bei schwarzen Gummibändern mit Stahlgewebe ohne komplexe Programmierungen durch und ermöglicht eine schnelle Weiterverarbeitung dank direkter Auswertungen.

Auch die Vermessung von Objekthöhen ist eine wichtige Kennzahl in der Qualitätskontrolle. Der Poscon HM bietet hierfür eine intelligente Höhenmessung von Objekten mit gleich fünf Kennzahlen ohne exakte Positionierung der Messobjekte – selbst auf sehr dunklen oder glänzenden Oberflächen. In Kombination mit seiner hohen Messgenauigkeit von bis zu zwei Nanometern eignet er sich für eine Vielzahl von Anwendungen in der At-Line- und Inline-Kontrolle.

Auch für die Kontrolle metallischer, glänzender Formteile wie die Kontrolle von Autotüren ist der Poscon HM das ideale Messwerkzeug. Die Sensoren kontrollieren beispielsweise die korrekte Form der Autotür durch Messungen an zahlreichen Prüfpunkten. Die Sensoren können dafür auch nah nebeneinander montiert werden ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.

Der Poscon HM eignet sich aber nicht nur für die Vermessung von Formteilen aus anspruchsvollen Materialen. Dank der im Sensor integrierten Auswertealgorithmen sind die Sensoren eine kostengünstige Alternative für eine Vielzahl von Check-and-Sort-Applikationen. Ein Beispiel ist die Kontrolle von Ultraschallschweissungen, zum Beispiel bei der Herstellung von Zahnpastatuben. Das weiße Material oder die sehr schwachen Kontraste bei offenen Falzstellen stellt für viele Messwerkzeuge eine grosse Herausforderung dar. Nicht so für den Poscon HM. Dank der farbunabhängigen Messung werden die Höheninformationen im Sensor analysiert und das Messergebnis in Form eines Deltawertes ausgewertet. Offene Schweissnähte werden so zuverlässig erkannt und fehlerhafte Produkte aussortiert.

Der dritte Sensor im Portfolio, der Poscon CM, ermöglicht das problemlose Vermessen von Mittelpunkt, Durchmesser und Außenpositionen bei runden Objekten mit einem Außendurchmesser von 30 bis 130 Millimetern. Der Sensor benötigt dabei weder einen Reflektor noch externe Software. Dank der Kalibrierung ab Werk werden die Messwerte automatisch in Millimeter ermittelt.

Ein wichtiger Einsatzbereich für einen solchen Sensor ist die End- und Abnahmekontrolle von Stahlrohren. Der Sensor kontrolliert den Durchmesser der Stahlrohre durch die Ermittlung absoluter Messwerte. Dies ermöglicht eine frühzeitige Nachjustierung der Werkzeuge, sobald die Messwerte ausserhalb eines festgesetzten Schwellenwertes liegen. Die Ausschussrate wird so deutlich minimiert. Die Messwerte liefern darüber hinaus wertvolle Informationen über die Abnutzung des Werkzeuges und somit Daten für einen geplanten, vorausschauenden Wartungsprozess. us

Erschienen in Ausgabe: 03/2017