Anwendungsberichte

Der letzte Schliff

Exakte Trimmung von Schaumstoffteilen mit Ensenso 3D Kamera

Exakte Trimmung von Schaumstoffteilen mit Ensenso 3D Kamera

Für Unternehmen der Automobilindustrie sind Qualitätsmanagement und Prozessmanagement von großer Bedeutung. An Erstausrüster und Zulieferer werden immense Bedingungen gestellt, um eine hohe Qualität sicherzustellen und kontinuierliche Verbesserungen, Abfallreduzierung und Fehlerminimierung zu gewährleisten. Besonderes Augenmerk wird dabei auch auf den Innenraum eines PKW gelegt, denn er trägt für den Fahrer in hohem Maße zur „Wohlfühlatmosphäre“ bei. Für den perfekten Sitzkomfort im Fahrzeug stellen Fahrzeughersteller dementsprechend hohe Anforderungen an die zu verarbeitenden Schaumstoffe: Anpassungsfähig und flexibel sollen sie sein, widerstandsfähig und langlebig, aber auch eine gute Haptik und Optik besitzen. Doch hoher Qualitätsanspruch muss immer auch mit Wirtschaftlichkeit einhergehen.

Applikation

Exakte Trimmung von Schaumstoffteilen mit Ensenso 3D Kamera
Exaktes 360° Abbild des Schaumproduktes

Zu diesem Thema hat sich der amerikanische Hersteller von Kopfstützen und Armlehnen Adient Gedanken gemacht. Um Taktzahl und Genauigkeit in der Herstellung dieser geschäumten Kleinteile zu erhöhen, den Ausschuss zu verringern und damit die Effektivität des Fertigungsprozesses zu steigern wurde im slowenischen Werk in Slovenj Gradec für diese Produkte kürzlich eine automatisierte Beschneidelinie in Betrieb genommen.

Entwickelt und integriert wurde die Lösung zur exakten Trimmung von Armlehnen und Kopfstützen gemeinsam mit dem französischen Unternehmen Gips Vision. Der Anbieter für 3D-Systeme für die Schaumstoffproduktion hat seinen Sitz in Marseille und konzipierte zwei Roboterzellen, die dem Produkt sprichwörtlich den letzten Schliff geben - nach der Produktion auf der Fertigungslinie.

In der ersten Zelle werden mithilfe einer Ensenso 3D Kamera von IDS die 3D-Daten des Schaumstoffs erfasst. Dazu identifiziert die Ensenso N20 zunächst das Objekt. Anschließend bewegt sich der Roboter um das Produkt herum. Die Kamera erzeugt dabei eine sogenannte 3D-Punktwolke von den geschäumten Kopfstützen oder Armlehnen. Es entsteht ein exaktes 360° Abbild des Schaumproduktes, das die Verarbeitungseinheit mit einem vorgegebenen 3D-Modell vergleicht. Punkt für Punkt wird die genaue Position der Beschnittkurve auf der tatsächlichen Schaumoberfläche festgelegt.

Exakte Trimmung von Schaumstoffteilen mit Ensenso 3D Kamera
Der Roboter schneidet den Schaumstoff mit einem Schleif-
werkzeug zu.

In der zweiten Zelle beginnt die eigentliche Nacharbeit. Der Roboter trimmt das Produkt, anhand der in Zelle 1 ermittelten Daten. Konkret schneidet er den Schaumstoff mit einem Schleifwerkzeug zu. Während dieses Beschneidevorgangs werden alle Grate oder Schaumstofffehler beseitigt, die der Autofahrer auf der Kontaktfläche spüren könnte.

Das System arbeitet auf 2/10 mm genau und ist rund um die Uhr einsetzbar. Dabei kann es bis zu 120 Schaumstoffteile pro Stunde fertigstellen. „Für unseren Kunden Adient ist dies der erste Schritt, um das Beschneiden ihrer Schaumstoffteile zu automatisieren“, erklärt Thomas Derrien, Innovation Project Leader bei Gips Vision. „Die Roboter mit integrierter Bildverarbeitung erleichtern die tägliche Arbeit erheblich, denn sie vermeiden immer gleiche, mühsame manuelle Tätigkeiten. Gleichzeitig sorgen sie für eine spürbare Qualitätsverbesserung.“

Gips Vision hat sich Kamera-seitig für die Ensenso N20 von IDS entschieden. Hauptgründe für die Integration dieses Modells waren die herausragende Geschwindigkeit und das verarbeitbare Datenvolumen. Zudem ist das robuste, kompakte Aluminiumgehäuse der Ensenso N20 3D Kamera, mit verschraubbaren GPIO-Steckverbindern für Trigger und Flash, besonders geeignet für die raue Umgebung einer Fertigungshalle.

Alle Ensenso 3D Kameras arbeiten nach dem „Projected Texture Stereo Vision“-Verfahren, das dem menschlichen Sehvermögen nachempfunden ist. Jedes Modell verwendet jeweils zwei CMOS Sensoren sowie einen Projektor, der Hilfsstrukturen auf das aufzunehmende Objekt projiziert, in diesem Fall auf die Schaumstoffteile, um die Genauigkeit der Oberflächenabbildung zu steigern.

Die beiden CMOS Kameras betrachten das jeweilige Schaumstoffteil aus unterschiedlichen Positionen. Obwohl der Bildinhalt beider Kamerabilder identisch scheint, weisen sie Unterschiede in der Lage des betrachteten Objektes, also der Kopfstütze oder Armlehne, auf. Da Abstand und Betrachtungswinkel der Kameras sowie die Brennweite der Optiken bekannt sind, kann die Ensenso-Software diese Abweichungen durch Triangulation in bekannte Längen konvertieren und damit die 3D-Koordination des Objektpunkts für jeden einzelnen Bildpixel bestimmen und zu einer 3D-Punktewolke des zu bearbeitenden Schaumstoffteiles zusammenführen.

Die Qualität von Stereo Vision ist dabei direkt von Lichtverhältnissen und der Oberflächenbeschaffenheit (Texturen) der Objekte abhängig. Da Schaumstoff im Vergleich zu glatten oder spiegelnden Oberflächen eine leicht erkennbare Textur aufweist, kann schon mit der Aufnahme eines Bildpaares eine ausreichende Genauigkeit erreicht werden. Das eingesetzte Ensenso N20 Modell ermöglicht dadurch eine schnelle Bildaufnahme und Auswertung der 3D Punktewolke. Die Ensenso N-Serie überzeugte damit sowohl den Systemintegrator als auch den Kunden – nicht nur in Sachen Präzision, sondern auch in puncto Wirtschaftlichkeit und Schnelligkeit.

Ausblick

Die Anforderungen an Hersteller und Zulieferer in Bezug auf Qualität und Preis steigen nicht nur in der Automobilindustrie. Die Veränderungen hin zu digitalen Prozessen werden auch in anderen Branchen weiter vorangetrieben. Das französische Unternehmen Gips Vision entwickelt daher nicht nur marktorientierte 3D-Anwendungen für die Schaumstofffertigung, sondern lässt seine Expertise auch in ähnliche Anwendungen einfließen. Ensenso 3D Kameras bewähren sich dabei in den unterschiedlichsten Anwendungsszenarien, von Qualitätssicherung bis Pick & Place.

Ob zur präzisen Erfassung spezieller Details bei bewegten oder unbewegten Objekten - auch auf  glänzenden, dunklen und spiegelnde Oberflächen, ob für den Einsatz in Mehrkamerasystemen oder zur adaptive Robotersteuerung: 3D-Vision und Robot-Vision Anwendungen bestückt mit Ensenso 3D Kameras  erleichtern in der Robotertechnik und in der automatisierten Serienproduktion die tägliche Arbeit und folgen so dem Gebot der Stunde: Präzision trifft Wirtschaftlichkeit.

Kunde:

Gips Vision hat mehr als 25 Jahre Erfahrung in der industriellen Bildverarbeitung. Der Systemintegrator mit Sitz im französischen Marseille entwickelt Systeme und Systeme für die Bereiche Maschinelles Sehen, Qualitätskontrolle, Messung, Prüfung, Sortierung sowie Prozessteuerung und Identifizierung. https://www.gipsvision.fr

Adient ist weltweit führender Hersteller von Autositzen und (Auto-) Innenteilen. Das Unternehmen entwickelt und baut qualitativ hochwertige Sitzsysteme und -komponenten, die Sicherheit, Funktionalität und Komfort bieten. https://www.adient.com