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DER KONSTRUKTEUR 9/2016

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DER KONSTRUKTEUR 9/2016

ELEKTROTECHNIK /

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK Auch Sehen will gelernt sein Wie industrielle Bildverarbeitung die Möglichkeiten der Maschinenautomation erweitert Arno Dewald Steuerung und Bildverarbeitung perfekt zu „verheiraten“ ist der Anspruch des Automatisierungsspezialisten. Der Komplettausrüster für die Maschinenautomation und Integrator begreift Bildverarbeitung als einen Schlüssel zur Erhöhung des Automatisierungsgrades und bezieht sie in seine ganzheitlichen Lösungen ein. Dies beschreibt der Autor im Folgenden am Beispiel der Elektronikfertigung. Dipl.-Ing. (FH) Arno Dewald, Eckelmann AG, Wiesbaden Unerlässliche Basis für jede intelligente Bildverarbeitungslösung ist, dass der Automatisierer gemeinsam mit dem Maschinenbauer ein genaues technisches Verständnis für den Prozess und die Anforderungen an die Bildverarbeitung erarbeitet. Nur wer weiß, worauf es bei einem Bearbeitungsprozess ankommt, kann auch verstehen, was gesehen werden soll und Bildverarbeitung zweckgemäß einsetzen. Einige typische Bildverarbeitungsaufgaben an Maschinen sind: n Visualisierung von Maschine, Werkstück oder Werkzeug n (Bauteil-)Erfassung: Lagekorrektur von Werkstücken („global“ d. h. Erfassung der Bauteillage (z. B. über Passermarken oder geometrische Merkmale) oder „lokal“ d. h. Konturverfolgung an Werkstücken (z. B. Detektion von Bauteilkanten, Schweißnähten, Ritzen o. Ä.) n Vermessung von Bauteilen bzw. Ermittlung der geometrischen Abmessungen n (Bauteil-)Identifikation (und Klassifikation) von Werkstücken beziehungsweise Bauteilen, Ladungsträgern, Werkzeugen n (Bauteil-)Bewertung / Qualitätskontrolle: Anwesenheits- bzw. Vollständigkeitskontrolle bei Werkstücken; Korrektur bzw. Verschleißmessung von Werkzeugen. Bildverarbeitung am Beispiel Nutzentrennen Anhand von Nutzentrennern lassen sich einige dieser Aufgaben veranschaulichen. Elektronische Baugruppen werden im sog. Nutzen gefertigt. Ein Produktionsnutzen besteht aus mehreren identischen Baugruppen. Diese müssen vereinzelt werden. Je nach Größe der Elektronikproduktion geschieht dies halbautomatisch oder vollautomatisch in einer Fertigungslinie. In einem Nutzentrenner sind Säge- und Frässpindeln präzise von einer CNC anzusteuern. Damit die CNC weiß, wo exakt zu schneiden, fräsen und bohren ist, muss das Bauteil identifiziert bzw. klassifiziert werden, um das passende Bearbeitungsprogramm zu laden. Hierfür können per Bildverarbeitung in Bruchteilen von Sekunden Text (OCR), Barcode, Datamatrixcode oder 22 Der Konstrukteur 9/2016

grafische Merkmale auf den Leiterplatten erkannt werden. Welche Position hat der Nutzen relativ zum Werkzeug bzw. wie ist seine Lage im Maschinenkoordinatensystem? Auch hier kann Bildverarbeitung schnell die Antwort liefern. Hierzu bestimmt ein kalibriertes vorgegebener Toleranzen ausgeführt wurden. Hierzu kann wiederum Bildverarbeitung z. B. Schnittkanten und Trennschlitze vermessen und z. B. auch erkennen, ob und wo eine automatische Nachbearbeitung erforderlich ist. Qualitätssicherung und Prozesskontrolle greifen hier perfekt Hand in Für viele Maschinenbauer gehört Bildverarbeitung heute als Add-on zum Innovationsmodell Bildverarbeitungssystem die Position über sog. Fiducial-Marks bzw. Passermarken. Diese sog. optische Ausrichtung ist schneller und präziser als das Ausrichten über mechanische Anschläge. Nach der Vereinzelung der Baugruppen möchte man wissen, ob die Bearbeitungsschritte korrekt, vollständig und innerhalb Hand. Eine solche optische Inline-Qualitätskontrolle mit Feedback an die Steuerung ist für sehr viele Bearbeitungsverfahren interessant. Schließlich kann Bildverarbeitung auch zur Dokumentation einzelner Fertigungsschritte eingesetzt werden. Dies kann z. B. für Branchen wie die Automobilindustrie 01 Blick in einen Nutzentrenner mit Kamera-Einheit

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