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Das kann das „RICE“-System in der Praxis leisten:

Die IWN GmbH & Co. KG aus Bielefeld ist ein Unternehmen, das sich unter anderem auf die Verfahren Drehen und Fräsen spezialisiert hat. In einem dynamischen Wettbewerbsumfeld ist dabei eine hohe Produktqualität von entscheidender Bedeutung. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, hat IWN entschieden, manuelle Prüfprozesse für die Dreh- und Frästeile zu automatisieren. Die bisher eingesetzte Prüfstation funktioniert übrigens taktil, wofür sie manuell mit Drehteilen bestückt werden muss. Das Prüfergebnis wird dann über ein Display ausgegeben. Jedoch gibt es derzeit keine Möglichkeit, die Ergebnisse digital auszulesen und dann weiterzuverarbeiten. Im Rahmen eines Anwendungsbeispiels wurde mit der „RICE“-Umgebung aber eine per Roboter unterstützte Alternative umgesetzt, die in der Lage ist, Werkstücke vom Förderband am Ausgang einer CNC-Maschine zu entnehmen, eine Druckluftreinigung durchzuführen und die Teile anschließend in die bisher manuelle Prüfvorrichtung einzusetzen, von wo sie auch wieder entnommen werden können (Bild 3).

Die Ergebnisse aus der bestehenden Prüfvorrichtung, welche die Qualitätsbeurteilung (OK/NOK) sowie Messwerte am Bildschirm anzeigt, werden per Kamera am Robotergreifer erfasst und von einer nachgelagerten OCR-Texterkennung sowie Farbdetektion auf Basis von „OpenCV“ ausgewertet (Bild 4).

Die Ergebnisse des Anwendungsbeispiels beweisen, dass manuelle Prüfabläufe erfolgreich durch Robotik und weitere Aktorik abgebildet werden können. Die Prüfung läuft in unter zwei Minuten ab, was unter der Fertigungszeit der CNC-Maschine liegt. Somit ist eine Inline-Integration möglich. Insgesamt verdeutlicht dieser Use Case, wie die Automatisierung manueller Prüfprozesse durch den Einsatz fortschrittlicher Technologien wie Robotik und „intelligenter“ Bildverarbeitung nicht nur die Effizienz steigern, sondern auch die Produktqualität nachhaltig sichern kann. Ein weiteres Beispiel stammt aus der Kunststofftechnik.

Auch beim Kunststoff-Spritzgießen hat sich „RICE“ bewährt

Ein weiterer praxisgrechter Einsatz der „RICE“-Umgebung erfolgte außerdem in einem Betrieb mit umfangreicher Spritzgussfertigung für technische Bauteile aus Kunststoffen. Hier war es das Ziel, die initiale Parametrierung zu vereinfachen und eine datengetriebene Qualitätsüberwachung zu etablieren. Die Herausforderung war, dass es um hochautomatisierte Prozesse mit engen Margen ging, bei denen Fehler oft erst in nachgelagerten Laborprüfungen sichtbar werden. Aber durch gezielte Instrumentierung ließ sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen Luftfeuchtigkeit und der Trocknung hygroskopischer Materialien wie Polyamid (PA) nachweisen. Diese Erkenntnis ermöglichte die adaptive Anpassung von Trocknungsparametern. Bildgebende Verfahren und Thermalkameras am Prozessausgang erlauben nun eine Inline-Prüfung der Bauteilqualität und eine gezielte Optimierung der Prozessparameter – etwa durch Verkürzung der Abkühlzeit, wodurch die Produktivität steigt. Ergänzend kommen hochauflösende Vibrationssensoren zum Einsatz, um Maschinen- und Prozessabweichungen frühzeitig zu erkennen.

Die Zukunft der „RICE-“Umgebung für die Industrieunterstützung

In diesem Beitrag wurde die „RICE“-Umgebung (Rapid Instrumentation and Control Environment) nebst Praxisbeispielen vorgestellt. Durch die Orchestrierung von vorentwickelten Hardware- und Softwarekomponenten wurde, wie man dabei erfahren hat, ein leistungsfähiges Werkzeug geschaffen, mit dem das Fraunhofer IOSB Unternehmen bei der Überinstrumentierung von Maschinen und Anlagen effektiv und effizient unterstützen kann. Die Kombination aus kontaktloser und -armer Sensorik sowie einem mobilen Aktorikmodul erlaubt dabei direkte Eingriffe in Produktionsabläufe. Die ersten positiven Ergebnisse in der Automatisierung manueller Prüfprozesse und der datengetriebenen Optimierung komplexer Prozessparameter zeigen das Potenzial von „RICE“. Für die Zukunft wird erwartet, dass Potenzialstudien mittels „RICE“ in weiteren Industriebereichen als den erwähnten Anwendung finden werden und dass es durch fortlaufende Entwicklungen in den Bereichen Sensorik, Aktorik und Softwaretechnologien weiter optimiert wird. (pk)

* Holger Flatt und Andrej Friesen forschen am Fraunhofer IOSB-INA in Lemgo im Bereich Automation. Andreas Ebner und Constanze Hasterok forschen am IOSB in Karlsruhe.

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