Mit seinen kompakten, kalibrierten Lichtschnittsensoren schließt Baumer die Lücke zwischen taktilen Sensorlösungen und 3D-Messystemen zur Vermessung von Objektgeometrien.

Der moderne Produktionsprozess hat sich in den vergangenen Jahren deutlich gewandelt. Die fortschreitende Digitalisierung und der Trend zu individualisierten Produkten erfordern auch in der Teileinspektion zunehmend flexible und möglichst automatisierte Prüfverfahren. Hier geht es primär darum festzustellen, ob gewisse Produktionsparameter innerhalb vorgegebener Grenzwerte liegen. Die Inspektion kann dabei sowohl durch die Entnahme der zu kontrollierenden Teile aus dem Produktionsprozess (At-Line oder Off-Line z.B. im Prüflabor) als auch kontinuierlich im Produktionsprozess selbst (In-Line) erfolgen. Die In-Line Methode ermöglicht im Gegensatz zu den beiden anderen Methoden eine kontinuierliche Prozesssteuerung, da Resultate sofort verwertet werden können.
Die Gründe für die Qualitätskontrollen sind vielfältig. Je besser und gleichbleibend die Qualität der produzierten Teile ist, desto weniger Nachbearbeitung wird notwendig und Lieferfristen können termingerecht eingehalten werden. Ausschussmengen und Produktions-Stillstandzeiten gehen gegen Null und teure Rücksendungen bzw. Ersatzlieferungen gehören der Vergangenheit an. Kurzum, Kosten werden eingespart. Die Daten aus den Messungen helfen zudem, die Produktionsprozesse kontinuierlich zu optimieren um das Ziel einer 0-Fehler-Produktion so schnell als möglich zu erreichen. Die Qualitätskontrolle umfasst aber nicht nur die Produkte selber, auch das Werkzeug wird kontinuierlich überwacht. Wartungsintervalle können somit vorausschauend geplant und optimiert werden.
Bei der Auswahl der Methoden steht der Anwender vor einer Fülle an Instrumenten. Diese reichen von individuell konfigurierten Sensorlösungen, über taktile Messmethoden, kompakte Bildverarbeitungssysteme oder 3D-Profilsensoren bis hin zu leistungsfähigen Industriekameras mit PC basierten Bildverarbeitungsprogrammen. Alle diese Lösungen liefern Messergebnisse mit hoher Präzision, sind aber mit unterschiedlichem Aufwand und Kosten verbunden.

Innovative Sensorkonzepte in der Teileinspektion
Jede dieser Methoden hat ihre Berechtigung. Der Kostendruck in der Produktion erfordert aber zunehmend einfache, flexible Lösungen zu attraktiven Preisen. Eine solche Lösung bietet die neue Generation der PosCon Lichtschnittsensoren. Sie bieten komplexe Funktionen wie z. B. eine Kanten- oder Höhenmessung, in einem einfach zu bedienenden, kompakten Sensor. Die Sensoren funktionieren ohne Reflektor und lassen sich dank sichtbarer Laserline und einer optisch ausgerichteten Achse schnell in Betrieb nehmen. Nach der Installation müssen dank der vordefinierten Messfunktionen nur noch wenige Parameter eingestellt werden, ganz ohne externe Software. Ein weiterer Vorteil der Sensoren liegt in der direkten Ausgabe der Messwerte in mm. Die Werte können direkt in der Steuerung weiterverarbeitet werden. Dank der intelligenten Auswertung ermöglichen die Sensoren nicht nur die effiziente Vermessung von Formteilen oder die präzise Positionierung von Werkzeugen oder Robotern, sondern auch die Realisierung effizienter Check & Sort Funktionalität auf Basis von Schwellwertvergleichen.

Vermessung von Kanten, Breiten und Lücke für die Materialkontrolle
Der PosCon 3D ist speziell auf die Vermessung von Objektkanten, Breiten und Lücken spezialisiert und eignet sich unter anderem für den Einsatz in der Materialzuführung oder der Endkontrolle. Die Vermessung erfolgt unabhängig von Farbe, Oberflächen und Höhenschlag. Die Sensoren können in Relation zur Standardmontage bis zu ±30° in einem beliebigen Winkel geneigt montiert werden. Dies bietet Vorteile, wenn die Platzverhältnisse keine andere Montagemöglichkeit zulassen, vor allem, da die Sensoren keinen Reflektor benötigen.
Die Einsatzmöglichkeiten sind vielseitig. Ein Beispiel ist die effiziente Bestimmung von Blechdicken in der In-Line Qualitätskontrolle bei der Materialzuführung. Der Sensor ermöglicht dabei den automatischen Abgleich mit Toleranz-Schwellenwerten, selbst bei schnellen Transportgeschwindigkeiten. Bleche, die den Spezifikationen nicht entsprechen werde sofort identifiziert und aussortiert. Teure Nacharbeiten oder sogar ein später Umtausch fehlerhafter Produkte können so vermieden werden. Eine direkte Doppelblechkontrolle reduziert Produktions-Stillständen und verhindert Beschädigungen des Werkzeuges bei der weiteren Verarbeitung der Bleche.
Dank spezifischer Algorithmen misst der PosCon 3D auch präzise auf sehr dunkle Oberflächen aus hoch absorbierenden Materialien wie z. B. Gummi. Das macht ihn zu einem beliebten Werkzeug für die Reifenindustrie. Im Bereich der Materialzuführung führt der Sensor z. B. Toleranzprüfungen bei schwarzen Gummibändern mit Stahlgewebe ohne komplexe Programmierungen durch und ermöglicht eine schnelle Weiterverarbeitung dank direkter Auswertungen.

Höhe mal clever gemessen
Auch die Vermessung von Objekthöhen ist eine wichtige Kennzahl in der Qualitätskontrolle. Der PosCon HM bietet hierfür eine intelligente Höhenmessung von Objekten mit gleich fünf Kennzahlen ohne exakte Positionierung der Messobjekte. Und das selbst auf sehr dunkle oder glänzende Oberflächen. In Kombination mit seiner hohen Messgenauigkeit von bis zu 2 μm eignet er sich für eine Vielzahl von Anwendungen in der At-Line und Inline Kontrolle.
Ein Beispiel ist die Kontrolle von schwarzen Gummidichtungen für Seitenscheiben in der Automobilindustrie. Die Prüfung erfolgt in diesem Fall stichprobenartig Off-Line an einem speziellen Prüfstand. Die Dichtungen werden in spezielle Halterungen an einem Messplatz montiert. Die Form und die Rundungen der Dichtung können dabei variieren, dürfen jedoch spezielle Grenzwerte nicht überschreiten. Die Herausforderung für den Sensor liegt hier sowohl in der Form, genauer gesagt den Rundungen als auch im schwarzen, lichtabsorbierenden Material. Leistungsfähige Algorithmen analysieren im PosCon HM bis zu 600 Höheninformationen pro Messung und ermitteln die maximale Objekthöhe unabhängig von der Lage des Objektes. Nur der PosCon HM erlaubt es, diese Messung überhaupt durchzuführen und liefert präzise, zuverlässige Mess­ergebnisse mit einer Messrate bis zu 1540 Hz.
Auch für die Kontrolle metallischer, glänzender Formteile wie z. B. die Kontrolle von Auto­türen ist der PosCon HM das ideale Messwerkzeug. Die Sensoren kontrollieren beispielsweise die korrekte Form der Autotür durch Messungen an zahlreichen Prüfpunkten. Die Sensoren können dafür auch nah nebeneinander montiert werden ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Der PosCon HM liefert die Messwerte direkt in mm und erlaubt damit eine sofortige OK/nicht OK Kontrolle für jeden Prüfpunkt.
Der PosCon HM eignet sich aber nicht nur für die Vermessung von Formteilen aus anspruchsvollen Materialen. Dank der im Sensor integrierten Auswertealgorithmen sind die Sensoren eine kostengünstige Alternative für eine Vielzahl von Check & Sort Applikationen. Der Sensor identifiziert im Mode «Delta» fehlerhafte Produkte aufgrund einer abweichenden Form. Ein Beispiel hierfür ist die Kontrolle der Versiegelung von Joghurtbechern. Eine starke Wölbung der Versiegelung deutet auf einen falschen Gärungsprozess hin. Durch die Check & Sort Funktion werden fehlerhafte Produkte in der Produktion direkt aussortiert und gelangen nicht in den Handel. Die Inbetriebnahme des Sensors ist hierfür denkbar einfach und erfordert weder externe Software noch Programmier-Know-how. Nach der Auswahl der Funktion und dem Modus, was auch direkt über das intuitive Touch-Display am Sensor selber erfolgen kann, muss nur noch der digitale Ausgang parametriert werden und schon liefert der PosCon HM das Prüfergebnis (OK/Not OK).
Ein weiteres Beispiel ist die Kontrolle von Ultraschallschweissungen, z. B. bei der Herstellung von Zahnpastatuben. Das weisse Material bzw. die sehr schwachen Kontraste bei offenen Falzstellen stellt für viele Messwerkzeuge eine grosse Herausforderung dar. Nicht so für den PosCon HM. Dank der farbunabhängigen Messung werden die Höheninformationen im Sensor analysiert und das Messergebnis in Form eines Deltawertes ausgewertet. Offene Schweissnähte werden so zuverlässig erkannt und fehlerhafte Produkte aussortiert.

Qualitätskontrollen bei runden Objekten ohne Reflektor
Der dritte Sensor im Portfolio, der PosCon CM ermöglicht das problemlose Vermessen von Mittelpunkt, Durchmesser und Aussenpositionen bei runden Objekten mit einem Aussendurchmesser von 30 bis 130 mm. Der Sensor benötigt dabei weder einen Reflektor noch externe Software. Dank der Kalibrierung ab Werk werden die Messwerte automatisch in mm ermittelt.
Ein wichtiger Einsatzbereich für einen solchen Sensor ist die End- bzw. Abnahmekontrolle von Stahlrohren. Der Sensor kontrolliert den Durchmesser der Stahlrohre durch die Ermittlung absoluter Messwerte. Dies ermöglicht eine frühzeitige Nachjustierung der Werkzeuge, sobald die Messwerte ausserhalb eines festgesetzten Schwellenwertes liegen. Die Ausschussrate wird so deutlich minimiert. Die Messwerte liefern darüber hinaus Informationen über die Abnutzung des Werkzeuges und somit Daten für einen geplanten, vorausschauenden Wartungsprozess (predictive maintenance).
Auch in der Materialzuführung ist der PosCon CM ein wichtiges Kontrollwerkzeug. Statt eines Barcodes werden bei runden Metallteilen oft codierte Messringe eingesetzt, um das richtige Material für die Weiterverarbeitung zu identifizieren. Durch die Ermittlung von Aussenpositionen und Mittelpunkt ist eine schnelle Prüfung der Objektorientierung der runden Teile direkt in der Produktion möglich. Der PosCon HM liefert somit die Basis um Ausschussraten in der Produktion zu minimieren und kostspielige Rückläufe zu vermeiden.

Qualitätskontrolle – Einfach, hochpräzise, kostengünstig
PosCon Lichtschnittsensoren ermöglichen dank der einzigartigen Kombination aus technischer Funktionalität, schneller Inbetriebnahme und einfacher Handhabung neue und effiziente Lösungsansätze in der Teileinspektion. Sie liefern präzise Messergebnisse für eine direkte Auswertung, ohne komplexe Datenwolken oder teure externe Auswertungssoftware. Die Einsatzbereiche liegen heute schwerpunktmässig im Automotivebereich (Zulieferer sowie Endkunden) sowie der Metall- und Plastikverarbeitenden Industrie. Darüber hinaus sind die Sensoren dank der Check & Sort Applikationen auch in der Verpackungs- und Pharmaindus­trie zu Hause. Aber selbstverständlich sind sie auch für alle anderen Industrien geeignet. Dank der günstigen Anschaffungs- und Unterhaltskosten sind sie in vielen Fällen die optimale Alternative zu komplexen Messlösungen und machen Qualität in immer mehr Einsatzbereichen möglich und bezahlbar.