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3-2021

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Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion - Fertigungstechnik, Materialien und Qualitätsmanagement

Produktion Entscheidende

Produktion Entscheidende Schritte zur „Null-Fehler-Produktion“ IPC-Plattform für Assistenzsysteme vereinfacht die Systemeinbindung Scholz. „Mit ihren selbstoptimierenden Deep-Learning-Algorithmen brauchen diese nur etwa 30 Bilder von richtig verbauten Komponenten, um Regeln zu entwickeln und Fehler selbständig zu erkennen – genauso, wie ein erfahrener Werker.“ Damit das aber reibungslos funktioniert, ist eine permanenten Kommunikation zwischen SPSen, Robotern und IPCs erforderlich. Das klingt einfacher, als es in der Praxis ist. Typische Bildschirmanzeige aus SOFA. Links die Stückliste, in der Mitte das Standbild des Anleitungsvideos, rechts das aktuelle Kamerabild. Das noch fehlende Zahnrad ist im Standbild gelb markiert. Der grüne Balken unter dem Kamerabild zeigt den Fortschritt des gesamten Montageprozesses an. © Peter Scholz Software & Engineering GmbH Um im klassischen mittelständischen „high-mix, low-volume“ Segment optimal fertigen zu können, ist es deutlich cleverer, in „intelligente“ Arbeitsplätze zu investieren, anstatt ständig die Mitarbeiter zu schulen, so die Beobachtung der Peter Scholz Software & Engineering GmbH. Arbeitsplätze, welche den Werker aktiv unterstützen, ihn auf Fehler aufmerksam machen und die ihm so Gelegenheit geben, sich stetig zu verbessern, helfen allen. Die Mitarbeiter haben weniger Stress, weil sie sich nicht an jedes Detail eines jeden Teils erinnern müssen. Das Unternehmen kann die Mitarbeiter flexibler einzusetzen – und der Kunde profitiert von gesteigerter Qualität, die stark in Richtung „Null-Fehler-Produktion“ geht. Wie Assistenzsysteme unterstützen Moderne Assistenzsysteme sind „digitale Zwillinge“ der altbekannten Handlungs- und Montageanweisung; aber ohne deren Nachteile. Mit sprachunabhängigen Bildern helfen sie, Teile eindeutig zu identifizieren. Video-Sequenzen erläutern anspruchsvolle Fertigungsschritte und führen den Werker durch den Fertigungsprozess. Integrierte Kameras überprüfen die Arbeitsschritte und vermeiden so, dass überhaupt Ausschuss produziert wird. Anlernzeiten verkürzen sich; der Stresslevel nimmt deutlich ab. Nach den bisherigen Erfahrungen von Scholz arbeiten die Menschen mit einem Assistenzsystem deutlich entspannter. Assistenzsysteme von der Insel holen Bei komplexeren Aufgaben oder Baugruppen stoßen allerdings die einfacheren Lösungen ohne Systemanbindung an ihre Grenzen. Dazu ein einfaches Beispiel: Ein üblicher Drehmomentschrauber soll in die Arbeitsabläufe integriert werden. Dazu sind folgende Interaktionen im System erforderlich: • Freigabe des Schraubers • Einstellen des Drehmoments abhängig von der anzuziehenden Schraube • Einlesen der Rückmeldung des Schraubers über das Erreichen/ Nichterreichen bestimmter Drehmomente Bei räumlichen Baugruppen sieht die fest montierte Kamera nicht alle relevanten Bereiche. Damit das System erkennen kann, ob alle Komponenten richtig verbaut sind, muss die Baugruppe aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet werden. Dazu ist es beispielsweise erforderlich, dass die Kamera auf einem Cobot montiert und dieser entsprechend bewegt wird. Entscheidend ist die Systemeinbindung „Im Gegensatz zu früher sind smarte Kameras heute bezahlbar,“ erläutert Firmengründer Peter Offene Kommunikationsplattform Denn bisher gab es keine brauchbare Kommunikationsplattform, welche unterschiedlichste Systeme zusammenführt und damit die digitale Kommunikation, die robotergestützten Kamerafahrten oder die Steuerung des Drehmomentschraubers überhaupt erst ermöglicht. Diese Kommunikationsplattform hat das Unternehmen Scholz daher in Form einer Software-Bibliothek mit dem Namen SOFA – Software für Assistenzsysteme – selbst in C# geschrieben. SOFA ist mit allem ausgestattet, was die Digitalisierung in den meist mittelständischen Produktionsbetrieben erfordert. Angefangen bei TCP/IP-Protokollen für die Kommunikation mit IPCs oder übergeordneten Leit- oder Produktionssteuerungssystemen, über Routinen zur Bildverarbeitung, bis hin zu Datenbankanwendungen für die Rückverfolgbarkeit (Traceability) und entsprechender Protokollierung der Arbeitsschritte. Dabei war es für das Unternehmen Scholz von entscheidender Bedeutung, alle Schnittstellen offen anzulegen. Denn die Anwendung entscheidet, was zum Einsatz kommt. Reicht für die eine Aufgabe ein Linearsystem, um mit der Kamera zu prüfen, ob alle Schrauben, THT-Bauteile oder Stecker richtig angebracht sind, ist an anderer Stelle ein Roboter oder mehrere Kameras erforderlich. Weitere Informationen: https://www.scholzsue.de/visionsysteme-ready-to-use/arbeitsplatz-assistenzsysteme/software-fuer-assistenz-systeme/ 34 3/2021

Produktion Fünfachsiges Mikrobearbeitungszentrum ist kompakt und stabil Nicht allein die Größe einer Maschine entscheidet bei Kleinstteilen über deren Fertigungsqualität. Gefordert ist eine besonders schwingungsarm ausgelegte Struktur des Maschinengerüstes. Man sieht es nicht auf den ersten Blick: Eine halbe Tonne Granit ist bei dem Mikrobearbeitungszentrum microone verbaut. Zorn Maschinenbau in Stockach widerlegt damit das Vorurteil, dass kleine Maschinen – die microone benötigt nur einen Quadratmeter Platz – oft nicht stabil genug strukturiert seien, um hochgenau fertigen zu können. So lassen sich auf dieser Maschine Werkstücke in µ-Bereich bearbeiten. Den Nutzen für die Praxis verdeutlichen vor kurzem ausgeführte Fräsversuche mit harten Werkstoffen, wie Hartmetall oder Keramik. Denn um solch spröde Bauteile bearbeiten zu können, reichen Diamantwerkzeuge allein nicht aus, die Maschine muss zudem besonders biegesteif und stabil ausgeführt sein, wie eben die fünfachsige microone. Ein weiterer Vorteil, der zählt in der Fabrik: Kleinstbauteile lassen sich dank der schwingungsarmen Granitbasis hochgenau fertigen, ohne eine für solche Aufgaben, meist überdimensionierte Maschine zu verwenden. Die „massive“ und damit auch teurere Maschine im Hintergrund erübrigt sich. Ein solches kompakt ausgeführtes und auf das Bearbeiten von Kleinstteilen zugeschnittenes Bearbeitungszentrum verbraucht zudem weniger Energie als die „Größeren“ – und das bei gleichhoher Fertigungsqualität. Zorn Maschinenbau GmbH www.zorn-maschinenbau.com Auf der Rückseite des Eagle-Eyes-IPC AIM von EFCO befinden sich vier GbE-Schnittstellen mit PoE, die 16 digitalen I/Os sowie rechts unten ein kleines Display, das für Diagnoseanzeigen, aber auch zur Darstellung von Firmenlogos des Kunden genutzt werden kann. © EFCO Electronics GmbH Passende IPC-Hardware Gleichberechtigt neben diese Flexibilität in der selbst entwickelten Software tritt die passende Hardware in Form eines langzeitverfügbaren Industrierechners. Dieser muss mit allem ausgestattet sein, was Unternehmen im industriellen Umfeld an Schnittstellen brauchen. Und das sind - neben GbE oder USB-3.0 – vor allem „alte“ serielle Schnittstellen wie RS-485. Weitere Aspekte sind weitgehende Wartungsfreiheit, der Aufbau ohne 3/2021 drehende Teile und ohne Lüfter, ein robustes Gehäuse, sowie eine einfache Konfigurierbarkeit entsprechend der Aufgabe. Der ideale Partner Mit EFCO hat Peter Scholz Software & Engineering jetzt den passenden Partner gefunden, dessen skalierbare IPCs sich den Lösungen flexibel anpassen. Findet die Bildverarbeitung direkt in der smarten Kamera statt, reicht ein sparsam Neben den vier COM-Schnittstellen (einschließlich RS-485) finden sich auf der Rückseite des AIM von EFCO die Anschlüsse für die Stromversorgung und die Fernsteuerung. Hinter der Abdeckung links unten befindet sich die SSD-Festplatte. © EFCO Electronics GmbH ausgestatteter Industrie-PC mit Gigabit-Ethernet und PoE (Stromversorgung der Kameras über das Netzwerkkabel aus dem IPC). Müssen aber Bilder von mehreren Kameras gerechnet werden, und kommen daher alle paar Hundert Millisekunden 30 MB Bilddaten und mehr an, muss der Industrierechner entsprechend rechenstark sein. „An EFCO gefällt uns, dass sie nicht nur die Industrierechner und Zusatz module in Deggendorf im Lager haben, sondern vor allem, dass im Design-In und im Support kompetente Leute sitzen, die ihren Job beherrschen“, fasst ein Projektmanager bei Scholz seine Erfahrungen zusammen. „Bei dem bisher einzigen aufgetretenen Problem hat EFCO so schnell reagiert, dass der Endkunde das nicht einmal bemerkt hat.“ Digitale I/Os auf dem IPC Die zahlreichen Schnittstellen der EFCO-IPCs sowie deren 16 digitale I/Os sind die Hardware-Basis dafür, dass SOFA praktisch alle digital steuerbaren Geräten einbinden kann. Auf der letzten Control- Präsenzmesse war am Stand von Schleuniger ein beeindruckendes Beispiel zu sehen. Die in Systemumgebungen eingebundenen Assistenzsysteme sind in der Praxis angekommen. • EFCO www.efcotec.de • Peter Scholz Software & Engineering GmbH www.scholzsue.de 35

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