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1-2-2019

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Roboter-Röntgenanlage für Automobilbauer Komplette Fahrzeuge können jetzt bis in die Mikrometer-Ebene analysiert werden: Neue Roboter-Röntgen- Technologie bringt Qualitätssicherung auf ein völlig neues Niveau. Foto: BMW Group HEITEC AG info@heitec.de www.heitec.de Ihre Kompetenz im Bereich industrielles Röntgen sowie Automatisierung und Digitalisierung unterstreicht die Heitec-Gruppe bei einem Pilotprojekt zum Einsatz von robotergestützter Computertomographie im Automobilbau. Bereits in einer frühen Entwicklungsphase kann so die Qualität von Gesamtfahrzeugen ohne Zerlegen umfassend analysiert werden. Das neue CT-Röntgensystem, das in der Automobilindustrie einzigartig ist, entwickelten Ingenieure der BMW Group und des Fraunhofer-Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT unter Mitwirkung von Heitec. Mit der Computertomographie (CT) will die BMW Group ihre gesamte Fahrzeugpalette vom MINI bis zum Rolls-Royce bereits in frühen Entwicklungsphasen auf verschiedene Qualitätsparameter testen. Dazu wurde ein neues Röntgensystem im BMW Group Forschungsund Innovationszentrum in München in einem Bleibunker mit der Größe von 7 x 9 x 4,5 Metern installiert. Die Scans werden von vier koordinierten Robotern durchgeführt, die auf zwei externen Linearachsen verfahren. Dabei arbeitet je ein Roboter mit Röntgenröhre mit einem Roboter mit Detektor zusammen. Die Röntgenstrahlen gehen von der Röntgenröhre durch das Prüfobjekt hindurch auf den gegenüberliegenden Detektor. Je nach Prüfaufgabe befindet sich dabei meist ein Roboter innerhalb und der andere außerhalb der Karosserie. Die großen Industrieroboter haben eine Reichweite von drei und mehr Metern und können praktisch jeden Punkt der komplex geformten Objekte erreichen. Die Karosse kann mit dieser Technologie mit höchster Präzision bis ins Detail untersucht werden, ohne es dabei zu beschädigen. Bisher mussten die zu untersuchenden Bauteile für eine Analyse zerlegt und in einem separaten CT-System untersucht werden. Intelligente Algorithmen für die Präzision Um die hohen Auflösungen zu erreichen, sind äußerst präzise Komponenten notwendig. Die präzisesten Industrieroboter dieser Größe erreichen über deren Arbeitsraum Genauigkeiten von einem Viertelmillimeter, während für das CT je nach Anwendung mindestens ein Zwanzigstel Millimeter notwendig sind. Deshalb korrigiert ein speziell entwickeltes Computerprogramm die geometrischen Ungenauigkeiten der Roboter mit intelligenten Algorithmen und berechnet aus einem Stapel Röntgenbildern ein mehrschichtiges, dreidimensionales Bild. Auf diese Weise entstehen Schnittbilder durch die Prüfobjekte mit einer rechnerisch maximalen Auflösung von unter 100 Mikrometern. Dieser Detaillierungsgrad wird benötigt, um zum Beispiel Schweißnähte und Verschraubungen zerstörungsfrei zu prüfen oder Klebeverbindungen der Karosserie zu analysieren. Programmierung, Montage, Inbetriebnahme Heitec übernahm bei diesem Projekt die Programmierung und Inbetriebnahme der Roboter sowie die Montage der Röntgenröhren und der Detektoren und die Umsetzung der Sicherheitstechnik. Zudem implementierte das Unternehmen die Schnittstellen zur speicherprogrammierbaren Steuerung, zu den Robotern und zu Volex, der Auswertungssoftware des Fraunhofer-Entwicklungszentrums für Röntgentechnologie (EZRT). Digitaler Zwilling Außerdem konzipierte Heitec für das Projekt einen digitalen Zwilling, der die Anlage in Echtzeit virtuell abbildet. Er kann künftig die Grundlage für eine automatisierbare Kollisionskontrolle zwischen Robotern und Prüfobjekt bilden. Anhand des schon während der Entwicklung vorliegenden CAD-Modells können so die Bewegungen der Roboter vor dem Scannen des realen Modells koordiniert und getestet werden. Dies verkürzt Inbetriebnahme- und Umstellungszeiten der Anlage. ◄ 76 PC & Industrie 1-2/2019

Qualitätssicherung Schnelles und präzises Zählen von gestapelten Kunststoffdeckeln Links: Der Laserdurchlichtsensor beim schnellen und präzisen Zählen von gestapelten Kunststoffdeckeln Rechts: Die Kontrollelektronik SPECTRO-1-CONLAS Sensor Instruments info@sensorinstruments.de Insbesondere das Zählen von transparenten, gestapelten Kunststoffdeckeln, wie sie beispielsweise in der Verpackungsindustrie eingesetzt werden, gestaltete sich bis dato äußerst problematisch, da zum einen die Kanten der einzelnen Deckel nicht immer exakt ausgerichtet sind und zum anderen gerade bei transparenten Objekten Exemplarzähler, die nach dem Reflexlichtprinzip arbeiten, kein zuverlässiges Zählergebnis liefern. Mit dem Laserdurchlichtsensor A-LAS-N-F16-9,5x0,8-150/80-C-2m in Verbindung mit der Kontrollelektronik SPECTRO-1-CONLAS hingegen kann diese Applikationsaufgabe problemlos bewältigt werden. Hierbei wird das ca. 9,5 mm breite und 0,8 mm hohe Laserlichtband von den Kanten teilweise abgedeckt. Bewegt man nun den Lasergabelsensor beispielsweise mit einer Linear einheit oder einem Roboter entlang des Stapels, erfolgt eine teilweise Abschattung des Laserlichtvorhangs. Dabei nimmt die Abschattung des Laserlichtbandes bei Erreichen einer Kante zu, zwischen den Kanten hingegen wird der Laserspot weniger stark abgedeckt. Transparente Objekte zeigen dabei im Durchlichtverfahren das gleiche Verhalten wie die lichtundurchlässigen Materialien. Saubere Erkennung Mittels wechselnder Signalabfolge sowie differentieller Signalauswertung in der Kontrollelektronik SPEC- TRO-1-CONLAS werden die Kanten selbst bei wellenförmiger Stapelausformung sauber erkannt. Hilfreich ist hierbei sicherlich die hohe Scanfrequenz des Sensorsystems von typ. 100 kHz. Des Weiteren verhindern spezielle Algorithmen, beispielsweise die dynamische Totzeit, ein Mehrfachzählen von Kanten. Bei Erkennen einer Kante wird ein Digitalsignal (0 V/+24 V Signal pegel) am Ausgang der Kontrollelektronik zur Verfügung gestellt. Ferner lässt sich das Sensorsystem bequem über die serielle Schnittstelle via im Lieferumfang enthaltenen Windows-Programm auf dem PC parametrieren sowie monitoren, inkl. digitaler Scope-Funktion, mittels derer der Signalverlauf quasi in Echtzeit wiedergegeben werden kann. Verschiedene Größen Je nach Objektgröße und Platzangebot stehen verschiedene Gabelgrößen sowie Laserlichtvorhänge zur Auswahl. Die Gabeln verfügen dabei über ein robustes Aluminiumgehäuse und die Optikabdeckungen bestehen aus kratzfestem Glas. ◄ Polarität von MPO-Kabeln mit einem Blick testen Mit dem OP415 Polarity Analyzer von Opto- Test bietet Laser Components jetzt eine Möglichkeit, Faserzuordnung und Kanalkonfiguration von MTP/MPO-Kabeln schnell und effizient zu überprüfen. Über das integrierte Farbdisplay kann der Nutzer den Weg der einzelnen Kanäle auf einen Blick erkennen. Das Gerät ist für Tests an 24-Faser-Verbindungen ausgelegt, kann aber leicht an Varianten mit 8 und 12 Fasern angepasst werden. Dazu muss lediglich die Deckplatte mit den entsprechenden Steckplätzen ausgetauscht werden. Die Polaritätstypen A, B und C sind bereits in ihren Ausprägungen für 12 und 24 Fasern vorinstalliert. Das OP415 ist aber auch in der Lage, andere, herstellerspezifische Polaritäten zu speichern. Zusätzlich zu den vorprogrammierten Einstellungen können Kabel über die visuelle Fehlererkennung (Visual Fault Locator – VFL) „manuell“ überprüft werden. Mit 24 roten Lasern (650 nm) wird dabei jede Faser einzeln überprüft. Vor allem bei Fasern ohne Farbkodierung stellt dieses Verfahren eine erhebliche Arbeitserleichterung dar. Das OP415 wurde in erster Linie für den Einsatz im Labor ent wickelt und bringt unter anderem bei der Herstellung von optischen Flachbandkabeln entscheidende Vorteile. Die Zuordnung der einzelnen Kanäle ist ein wichtiger Faktor für die Funktionsfähigkeit von MTP/MPO-Kabeln. • LASER COMPONENTS GmbH info@lasercomponents.com www.lasercomponents.com PC & Industrie 1-2/2019 77

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