In einer der weltweit modernsten und größten Fabrik zur Herstellung von Geschirrspülern setzt die BSH Hausgeräte GmbH im Prüflabor für die Lebensdauererprobung der Geschirrspülerblenden einen vollautomatischen Roboter ein, den eine programmierbare Kamera aktiv steuert. Der Roboter übernimmt die komplette Bedienung und entlastet das Prüfpersonal.
Der Geschirrspüler gehört zu den traditionellsten Küchen- und Haushaltsgeräten hierzulande. 2015 besaßen 63 % aller Haushalte Geschirrspülmaschinen. Neue Modelle passen sich auch in Sachen Funktionalität und Design den Trends in der Küchengestaltung an. Ein verändertes Design erfordert eine Anpassung der Produktionsparameter und wirkt sich u. a. auch auf die Qualitätskontrolle aus.
Berühren anstatt drücken
Die neue Generation der Geschirrspüler von BSH hat keine herkömmliche Blende mit beweglichen Tasten, sondern ein bedrucktes Thin-Film-Transistor (TFT)-Display. Zum Bedienen der Spülmaschine genügt ein Antippen der Programmsymbole auf dem Display. Um deren Dienst über die gesamte Lebensdauer zuverlässig gewährleisten zu können, müssen innovative Lebensdauertests für die Nullserien der Blenden entwickelt werden, in denen sie hunderte aufwendiger Testzyklen durchlaufen. Zur Entlastung des Personals während der Tests setzt BSH ein neues mobiles Robotersystem ein, das in kompletten Testzyklen die Blenden der Maschinen auf ihre Usability prüft. Der Geschirrspüler gehört zu den traditionellsten Küchen- und Haushaltsgeräten hierzulande. 2015 besaßen 63 % aller Haushalte Geschirrspülmaschinen. Neue Modelle passen sich auch in Sachen Funktionalität und Desig den Trends in der Küchengestaltung an. Ein verändertes Design erfordert eine Anpassung der Produktionsparameter und wirkt sich u. a. auch auf die Qualitätskontrolle aus.
Prüflabor für die Lebensdauererprobung von Geschirrspülerblenden
„Das Labor für die Prüfung der Lebensdauer von Geschirrspülerblenden benötigt verschiedenste Technologien u. a. für das Betätigen von bestimmten Bedientasten. In diesem Fall ist das eine neue Technologie, die über einen Berührungssensor funktioniert. Und dort ist es eben sehr wichtig, dass man die Position der Taste wiederholbar genau und präzise trifft, beschreibt Hans Peter Maurer, Leiter Erprobung, Qualitätsmanagement, Produktbereich Geschirrspüler BSH, die Herausforderung. „Wir wollen die Signale während der Tastenbetätigung sehr genau vermessen. Wir möchten sehen, ob sich diese Kenngrößen tatsächlich über die Lebensdauer hinweg verändern. Deswegen muss man diese Einflussparameter, die sich beim Prüfen ergeben, möglichst gering halten und ein wichtiger Parameter ist das exakte Positionieren des Betätigungselements. Als Integrator entschied attentra, Tübingen, für die Robotersteuerung die neue programmierbare 2D-Kamera Inspector-P65x von SICK einzusetzen und eine entsprechende Applikationssoftware (Sensor-App) zu programmieren. Als Machine-Vision-Spezialist entwickelt attentra Komplettlösungen für die industrielle Bildverarbeitung und Industrieautomation.
Die Lösung mit programmierbarer Kamera
Prüflabor für die Lebensdauererprobung von Geschirrspülerblenden: Mobiles Robotersystem übernimmt komplette Testzyklen
„Der Roboter war schon vorhanden und wir haben die Sensor-App so programmiert, dass die Kamera die Blende im Raum anhand eines immer wiederkehrenden Merkmals findet. In diesem Fall konnte ein sehr gutes, sehr stabiles Merkmal für die Bildverarbeitung gefunden werden. Aus diesem Merkmal können wir dann die Position bestimmen, wo sich die Tasten befinden. D. h., wir nehmen ein Bild auf, die App sucht und vermisst die Position und gibt die resultierenden Offsetwerte an den Roboter, der dann wiederholgenau an die Stelle hinfährt. Dieses Merkmal musste nicht extra aufgebracht werden, erklärt Christian Vollrath, Geschäftsführer attentra GmbH. Die Prüfanlage hat eine Aufnahmekapazität von 16 Blenden. Der Roboter arbeitet diese 16 Blenden automatisch ab.
Die Prüfung
Der Roboter prüft mit dem Prüffinger an seinem Arm jede einzelne Taste der Spülmaschinenblende.
Wenn neue Blenden oder Varianten zur Prüfung anstehen, werden sie zunächst einzeln in Prüf-Slots bestückt und dann mit einem Laptop verbunden. Anschließend wählt der Bediener am Bedienpaneel des Roboters eine Blendenvariante aus und führt entsprechende Einstellungen durch. Damit weiß der Roboter, wo die einzelnen Tasten der jeweiligen Blendenvariante liegen. Nach dem Start des Testprozesses führt der Roboter die Kamera zur ersten Referenzposition, wo sie ein Bild aufnimmt und die Positionsdaten des detektierten Zeichens ermittelt und an die Robotersteuerung weiterleitet. Diese richtet damit den Roboterarm aktiv auf das Referenzbild aus, sodass er sich zentral über dem Referenzbild befindet. Der Roboter prüft nun mit dem Prüffinger an seinem Arm jede einzelne Taste. Auf dem Bildschirm des Laptops sieht man jeweils das aktuelle Kamerabild, wobei ein grünes Symbol die richtige Erkennung des Referenzmerkmals anzeigt. Wenn alle Tasten einer Blende getestet sind, bewegt der Roboter die Kamera zur nächsten Blende und der Vorgang beginnt von neuem mit der Suche und Auswertung des Referenzmerkmals. So werden vor der Serienfreigabe im Labor bis zu 50 Blenden einer Variante durchgeprüft und statistisch ausgewertet, bis die Variante schließlich freigegeben werden kann. Für die zeitgeraffte Prüfung bezüglich der erwarteten Produktlebensdauer verwendet die Prüfabteilung beschleunigende Einflüsse wie beispielsweise Temperatur oder Feuchtigkeit, um die Bauteile einer bestimmten Belastung auszusetzen. „Durch die Kamera InspectorP65x wird der Roboterarm mit dem Prüffinger perfekt auf die Bedienblende ausgerichtet, sodass unser Prüffinger genau die einzelnen Tasten trifft. Ein Vorteil des InspectorP65x ist, dass er aktiv unseren Roboter steuert und die ganze Nacht automatisch durchläuft. Damit steigen die Effizienz und der Durchsatz durch diese Kamera enorm. Wichtig ist auch, dass durch die Kamera die Präzision enorm gestiegen ist. Mit Augenmaß und Mechanik hätten wir das nicht hinbekommen, resümiert Hans Peter Maurer.
SICK AppSpace für maßgeschneiderte Applikationslösungen
Die programmierbare 2D-Kamera InspectorP65x steuert aktiv den Roboterarm.
Die programmierbare Kamera Inspector-P65x ist Teil des innovativen Eco-Systems SICK AppSpace, das sich aus pro-grammierbaren Sensoren, Kameras und weiteren programmier-baren Produkten sowie einer Softwareplattform zusammensetzt. Die hohe Bildauflösung, das kompakte Gehäuse, austauschbare Optik und wählbare Beleuchtung machen den InspectorP65x zu einer optimalen Kombination aus Performance und Flexibilität. Mit der bereits installierten HALCON-Bildverarbeitungsbibliothek können anspruchsvollste Aufgaben gelöst werden. Um die entsprechende Runtime-Lizenz braucht sich der Benutzer nicht zu kümmern, sie ist beim InspectorP65x inklusive. Ein eingebauter Webserver ermöglicht die Visualisierung einer grafischen Benutzeroberfläche auf jedem browserfähigen Anzeigegerät.
Die Voraussetzung für die Programmierbarkeit aller SICK-AppSpace-fähigen Geräte ist durch die integrierte App-Engine gegeben. Für die Entwicklung kundenspezifischer Applikationsprogramme auf dem PC wird das Software-Development-Kit SICK AppStudio verwendet. Zur Erstellung von Sensor-Apps stehen Programmiertechnologien wie grafischer Flow Editor, Lua-Scipt-Programmierung sowie optional C++ oder Java-Programmierung zur Verfügung. Eine Einbindung von HALCON-Bildverarbeitungsprozeduren ist ebenfalls möglich. Hilfsmittel wie Emulator, Debugger, Ressourcenmonitor sowie eine umfangreiche Dokumentation und Demo-Apps erleichtern den Entwicklungsprozess. Die Benutzeroberfläche für den Maschinenbediener kann individuell mittels grafischem ViewBuilder als Web-GUI erstellt werden. Der PackageBuilder schnürt alle Softwarekomponenten zu einem Paket, die Zugriffsrechte werden sicher definiert. Die für ein breites SICK-Produktportfolio gemeinsame Entwicklungsumgebung bietet eine hohe Investitionssicherheit. Die Wiederverwendbarkeit der Sensor-Apps auf verschiedenen programmierbaren Sensoren reduziert den Entwicklungsaufwand. Zudem können bestehende Lösungen nachträglich im Feld an zukünftige Aufgaben angepasst werden.
Und es geht noch weiter …
Die Sensor Integration Machine SIM4000 als weitere Komponente des Eco-Systems SICK AppSpace eröffnet darüber hinaus zusätzliche Wege zur Applikationslösung. Daten von SICK-Sensoren und -Kameras können zu einer Punktwolke fusioniert, ausgewertet, archiviert und übertragen werden. Für 2D- oder 3D-Kameras stehen 8-Gigabit-Ethernet-Schnittstellen z. T. mit Spannungsversorgung über Ethernet (PoE) zur Verfügung. Über IO-Link können Sensoren zur Abstand- und Höhenmessung eingebunden werden. Aufgrund des leistungsfähigen Mehrkernprozessors mit Hardwareunterstützung erlaubt die SIM4000 Bildvorverarbeitung und Handling von Eingangs- und Ausgangssignalen in Echtzeit. Außerdem ermöglicht die integrierte Bibliothek HALCON die Lösung anspruchsvoller Bildverarbeitungsaufgaben.
- Produktinformationen: InspectorP65x
- Mehr Informationen: BSH Hausgeräte GmbH, attentra GmbH
