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Bildverarbeitung sorgt für perfekte Fahrzeugabdichtungen mit Robotern

03.03.2010
In der Automobilindustrie werden für den Kunden sichtbare Abdichtungen von Türfalz, Kofferraum-Heckdeckel und Motorhauben zunehmend durch Roboter ausgeführt. Für die Roboterführung zur kosmetischen Sichtnahtapplikation setzen die Hersteller verstärkt auf Bildverarbeitungssysteme, die ein Höchstmaß an Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit sicherstellen.

Hundertprozentig überwachte und gleichzeitig vollautomatische Abläufe sind heute im Automobilbau eine wichtige Voraussetzung für mehr Flexibilität und höhere Produktivität. Nur auf diese Weise können alle Parameter mit engen Toleranzen eingehalten werden. Auch die Türfalz-, Radhaus-, Kofferraumdeckel- und Motorhaubenabdichtungen übernehmen deswegen zunehmend Roboter. Das führt zu beträchtlichen Einsparungen – nicht zuletzt auch deshalb, weil die bisher manuell ausgeführten Nahtapplikationen aus dem Karosseriebaubereich in den automatisierten Nahtabdicht-Bereich der Lackiererei überführt werden können.

Robot-Vision-Systeme von Isra werden aus Standard-Modulen konfiguriert

An das Roboterführungssystem werden hohe Anforderungen gestellt, soll eine fehlerfreie, schnelle und wirtschaftliche PVC-Abdichtung der Karossen gewährleistet sein. Robot-Vision-Systeme aus dem Hause Isra Vision erfüllen die Ansprüche in perfekter Weise. Diese aus Standard-Sensoren und Standard-Software bestehenden Systeme lassen sich einfach und schnell in Linien sowie komplexe Sichtnahtapplikationen integrieren.

Um höchste Genauigkeiten in der Produktion zu erreichen und Beschädigungen der empfindlichen und kostenintensiven Auftragdüsen zu verhindern, müssen vor dem Applikationsvorgang die Formkanten des Bauteils gemessen werden. Die smarten und kompakten SGS-3D-Sensoren zur 3D-Messtechnik und 3D-Roboterführung aus der Familie der Geometry Gauging/Robot-Guidance-Sensoren ermöglichen diese Messungen in optimaler Taktzeit. Die Sensoren werden direkt am Roboter, in unmittelbarer Nähe zum Applikator montiert. Messungen der Formkanten in der Bewegung können so mit einer Geschwindigkeit von bis zu 600 mm/s taktzeitoptimal realisiert werden.

Die flexiblen Standard-Sensoren kombinieren Mehrlinien- und LED-Flächenprojektion und verbinden so die exakte Ortsbestimmung beliebig geformter Flächen mit der Möglichkeit präziser 3D-Messungen. Der Streifenprojektor – ausgerüstet mit sechs LED-Linien – und die Flächen-LED stellen die im Sensor integrierte Beleuchtung dar.

Mehrlinienmessung und Formmatching sorgen für hohe Genauigkeit und Robustheit

Die Mehrlinienmessung und das Formmatching führen zu einer sehr hohen Genauigkeit und Robustheit. Für die Messung in der Bewegung wird die Beleuchtung im Blitzbetrieb eingesetzt. Der Roboter bewegt den Sensor entlang der Bauteilkante. Während der Messfahrt wird, ohne anzuhalten, eine je nach Bauteilanforderung frei wählbare Anzahl von Punkten durch den vom Roboter getriggerten Sensor aufgenommen.

Da die Applikation in der Regel bei geschlossenen Fahrzeugteilen (Tür, Heckdeckel oder Motorhaube) am fertigen Fahrzeug erfolgt, kann an jedem Messpunkt auf der Bahn zusätzlich der Spalt zur Crash-Kontrolle gemessen werden. Dies ist deswegen erforderlich, weil die Spaltbreite zwischen den Bauteilen rund 3 bis 5 mm beträgt, in der die Applikationsdüse mit einem Durchmesser von 1 bis 2 mm vom Roboter eingebracht wird. Nach der Messfahrt wird aus den aufgenommenen Punkten für den Applikationsroboter der Offsetvektor zur 3D-Lageerkennung bestimmt und für das jeweilige Bauteil an den Roboter übergeben.

3D-Roboterbahnkorrektur verhindert leichte Deformationen an der Bauteilkante

Alternativ zur 3D-Lagekorrektur kann auch eine 3D-Roboterbahnkorrekur erfolgen. Der Vorteil der 3D-Roboterbahnkorrektur: Sie steigert die Qualität der Applikation für den Fall, dass an der Bauteilkante mit leichten Deformationen zu rechnen ist. Mit ihr wird die gesamte Kontur anhand der Messpunkte aufgenommen. Der Roboter kann so nach Erhalt der Bahnkorrekturpunkte die Deformationen in seinem Programm individuell für jedes Bauteil berücksichtigen.

Die Crash-Kontrolle findet über die Spaltvermessung an mehreren Punkten statt. Die Messgenauigkeit ist hoch und beträgt 0,1 mm. Die Ergebnisse der Spaltmessungen an den einzelnen Punkten werden ebenfalls an den Roboter oder an die SPS übermittelt, so dass bei einer Spaltmaßunterschreitung eine Applikationsfahrt unterbunden werden kann.

Mit dem SGS-3D-Standard-Sensor ist die Nutzung einer Kombination aus Kanten-, Konturen-, Flächen- und Lochmerkmalen für die exakte Messung möglich. Dabei bietet der Sensor höchste Genauigkeit auch bei gestörten Merkmalen. Die Bildauswertung startet parallel bereits während der Bewegung, was wichtige Applikationszeit spart.

Vollautomatische 3D-Kalibrierung des Sensors ist Basis für hohe Messgenauigkeit

Für jeden Bahnpunkt kann konfiguriert werden, ob er für die Gesamtlage, die Punktkorrektur und die Spaltprüfung verwendet werden soll. Die Anzahl der Messpunkte kann der Anwender frei wählen, wobei gilt: Je mehr Bahnpunkte genutzt werden, umso genauer erfolgt die Applikation. Eine Interpolation zwischen den Bahnpunkten ist ohne Messung möglich.

Der Sensor schickt die komplett korrigierte Bahn für das jeweilige Bauteil an den Roboter. Dies ermöglicht eine einfache Handhabung des komplexen Prozesses und erhöht die Flexibilität. Die Ermittlung eines separaten Startpunkts (Einfädelpunkts) für die Applikation wird dabei automatisch umgesetzt. Basis für die hohe Messgenauigkeit des SGS-3D-Sensors von Isra ist die vollautomatische 3D-Kalibrierung.

Optional mit Viva-Software Applikator-Prüfung realisieren

Als Software kommt das Viva-Vision-Automation-Paket zum Einsatz. Vor allem die extrem hohe Geschwindigkeit der Bildverarbeitung sowie die einfache Bedienung zeichnet Viva für die Sichtnaht-Applikation aus. Als Erweiterung zur Roboterführung ist optional über Viva sehr einfach eine Applikator-Prüfung realisierbar: Mit nur einer Messung wird eine vollständige 3D-TCP-(Tool Center Point)-Bestimmung erreicht. So ist sowohl eine Positionskontrolle als auch eine Qualitäts- und Formprüfung der Düse ermöglicht. Die Auswertzeit liegt dabei unter 1 s.

Bei führenden Automobilherstellern kommen bereits Roboter in Sichtnaht-Applikationen mit Isra-Systemen zum Einsatz und realisieren dadurch Einsparpotenziale. So übernehmen zwei Isra-Systeme bei Audi in Ingolstadt die Roboterführung für die Hem-Flange-Applikationen Kofferraumklappe und S-Schlag. Bei Ford in Genk sind zwei Anlagen für die Motorhaubenabdichtung installiert und bei Daimler in Bremen sorgen zwei Anlagen zur Kostenreduzierung und Qualitätssteigerung bei der Türen- und Radhaus- sowie Heckklappenabdichtung.

Jürgen Schreier | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/messtechnik_prueftechnik/articles/251875/

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