Bildverarbeitung bringt das Handling von Kleinteilen auf Hochtouren

Moderne Pick-and-place-Anlagen erfassen Teile mit zuverlässiger Vision-Technologie und sorgen durch einfache Bedienbarkeit für kurze Umrüstzeiten. Die State-of-the-Art-Lösung zum präzisen Mikroteile-Handling der I-Tech Engineering AG, Bettlach/Schweiz, beschleunigt durch intelligente Soft- und Hardware und ein einfaches Handling Produktionsprozesse. Mit Vision-Pro von Cognex an Bord wird die Pilot-Anlage mit dem Namen I-Place 300 in einem renommierten Schweizer Unternehmen zur Herstellung von Dental-Werkzeugen eingesetzt.

Die sehr kompakte und gleichzeitig extrem robuste Stand-alone-Lösung nimmt Präzisionsteile mit einer Positionsgenauigkeit von 0,05 mm auf und legt diese zielgenau auf Kleinpaletten ab. Auf 860 mm × 1200 mm × 1500 mm verleiht ein stabiler Stahlprofilrahmen der rund 500 kg schweren Anlage einen festen Stand. Was besonders wichtig ist, damit das Vision-System und der pneumatische Greifer auf einer geräumigen Arbeitsfläche von 300 mm × 500 mm präzise arbeiten können.

Teilezuführung über Schüttgutmagazin mit großräumigem Bunker

Beim I-Place 300 erfolgt die Teilezuführung über ein Schüttgutmagazin mit großräumigem Bunker. Die flexible Geräte-Peripherie erlaubt alternativ die Teileversorgung mittels eines servobetriebenem Förderbandes. In der aktuellen Anlageversion mit Vision-Pro als Bildverarbeitungssoftware wandern die jeweiligen Kleinteile vibrationsinduziert auf die Arbeitsfläche. Gefertigt aus kratzfestem, transparentem Kunststoff, dient diese gleichzeitig als Bildfläche für das Vision-System. Die variable Hintergrundbeleuchtung projiziert die deutlich kontrastierte Anordnung der Prüfteile vertikal nach oben auf einen im 45°-Winkel angebrachten Spiegel. Dieser leitet das Bild weiter an eine fest installierte Industriekamera.

Intelligente Vision-Software ignoriert unkritische Veränderungen im Aussehen

Von außen bis auf die Monitoranzeige unsichtbar, aber umso wirkungsvoller, spielt im Hintergrund die Werkzeugbibliothek von Cognex ihre Stärken aus. Ihre Drag-and-drop-Verbindung zum pneumatischen Greifwerkzeug übermittelt Bildwerte sehr schnell. Vision-Pro konzentriert sich dabei ganz auf die kritischen Teilemerkmale, die für die Abnahme der Kleinteile relevant sind.

Unkritische Veränderungen im Aussehen ignoriert die intelligente Vision-Software. Eine in der Regel aufwändige Vorverarbeitung von Bilddaten entfällt. Das Resultat ist extreme Schnelligkeit im Teilehandling und bei der Anwendungsentwicklung für neue Produktspezifikationen.

Nachdem das Vision-System die Lage der Teile exakt identifiziert hat, fährt ein von I-Tech Engineering neu entwickelter kartesischer Vier-Achs-Roboter über die Arbeitsfläche und greift das ausgewählte Kleinteil mittels eines Vakuum-Greifers oder taktiles Greifersystems auf. Anschließend passt dieser die Lage der gewünschten Art der Weiterverarbeitung an, beispielsweise der Palettierung im Tray Feeder, dem Abpacken im Tape Feeder oder dem Aufstellen und Einstecken von Kleinstwellen in Präzisionshalterungen.

Die präzisen Greifer können selbst Stanzteile schnell und einfach wenden. Dies ist gerade bei dem Pilotprojekt zum Einsatz in der Fertigung von kleinsten Teilen für Dentalwerkzeuge wichtig. Die Zykluszeit von Teileerkennung, Aufgreifen und Ablegen liegt bei 1,0 s.

Pick-and-place-Anlage arbeitet völlig autark

Die Pick-and-place-Anlage von I-Tech Engineering arbeitet völlig autark, kann aber auch in ein übergeordnetes Produktionssystem eingebunden werden. Dies gewährleistet der integrierte PC, auf dem die Vision-Software in Sekundenbruchteilen zuverlässig Bilddaten auswertet. Je nach Anwendungsanforderungen enthält die integrierte Datenbank beliebig viele frei programmierbare Bearbeitungsabläufe. Auf der Hardwareseite erhöhen präzise Magnetverschlüsse zum Befestigen der unterschiedlichen Greifwerkzeuge die Umrüstgeschwindigkeit.

Mit Vision-Pro als intelligentem „Bilddaten-Beschleuniger“ an Bord ist das I-Place 300 darüber hinaus in der Lage, mittels optionaler Teileprüfstation, auch die Qualität von Kleinteilen zu beurteilen. Das Vision Softwarepaket bringt die Erfahrung aus weltweit mehr als 450 000 realisierten Anlagen ein. Seine umfangreiche Werkzeugbibliothek optimiert die Bilder schon vor der Inspektion. Unter anderem gleicht Pat-Max präzise Muster ab, ID-Max erkennt selbst schlechte Data-Matrix-Codes, umfangreiche Farb-, Mess- und Bildverarbeitungs-Werkzeuge optimieren und verarbeiten die Daten schnell und exakt.

Die Pick-and-place-Anlage reduziert mit ihrem intelligenten, modularen Aufbau und der flexiblen Bildverarbeitung Lieferzeiten und senkt damit Kosten. Störungssicher durch hohe Qualität in Soft- und Hardware sorgt sie für reibungslose Abläufe beim Herstellen und Weiterverarbeiten von Mikroteilen.

Thomas Nepstad ist im Produktmarketing bei der Cognex Germany Inc. tätig, Ralf Baumann ist Fachjournalist in Karlsruhe.