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Kunststoffindustrie

Die Zukunft der Robot-Vision ist mehrdimensional

18.02.2008 | Autor / Redakteur: Wolfgang Fili / Udo Schnell

Robotergeführte, dreidimensionale Inspektion von Schweißnähten: Über die Bildverarbeitung werden qualitative Aussagen zur Naht gemacht und der Schweißprozess optimiert. Bild: Vitronic
Robotergeführte, dreidimensionale Inspektion von Schweißnähten: Über die Bildverarbeitung werden qualitative Aussagen zur Naht gemacht und der Schweißprozess optimiert. Bild: Vitronic

Allein vor sich hintüfteln mag niemand mehr. Zu komplex sind die Anforderungen an das kamerageführte Handling geworden und zu aussichtsreich die Marktchancen, die sich aus gleichberechtigten Entwicklungspartnerschaften zwischen Roboter- und Bildverarbeitungs-Herstellern ergeben.

Rudolf Resch ist vor allem Realist. „Robotik und Automation – so bedeutend sie für die moderne Fertigung auch sein mögen – stoßen ohne die Möglich-keiten der Bildverarbeitung an Grenzen“, sagt der Geschäftsführer der Quiss GmbH im bayerischen Puchheim.

Das Unternehmen stellt seit über 20 Jahren Systeme für die visuelle Inspektion von Oberflächen her. Seither sei die Qualitätsmesslatte für industrielle Erzeugnisse laufend angehoben worden.

Was in der Einzel- und Kleinserienfertigung jedoch durchweg lösbar ist, schafft in der automatisierten und robotisierten Großserie ein neues Problem: „Es geht darum, wie sich die Bearbeitungsergebnisse verifizieren und sichern lassen.“ Mithin die gehabten Ingenieur-Parameter Form, Maß und Lage.

Die zeitgemäße Lösung sind Robot-Vision-Systeme. Als „Auge“ des Roboters erkennt eine Bildverarbeitung einzelne Teile und ihren Greifpunkt, steuert das Positionieren und Handhaben von Windschutzscheiben, Leiterplatten oder Paletten wie auch die Auftragsstärke von Klebstoffraupen. Sie prüft und optimiert Schweißnähte oder klassifiziert ganze Baugruppen und deren Oberflächen. Und und und …

Partnerschaften als Schlüssel zum Erfolg der Robot-Vision-Systeme

Wo solche Hybride eingesetzt werden, ist dabei mehr und mehr nachrangig. Robot-Vision-Systeme steuern, sichern und protokollieren die Fertigungsqualität in nahezu beliebigen Gewerken. Nichts ist unmöglich.

Insoweit ist es für die Nutzer in Automobil- und Metallindustrien, in Kunststoff-, Elektrik- und Elektronikbranchen wie auch der Medizintechnik relativ gleich, wer die Entwicklung dabei eigentlich vorantreibt: Bildverarbeiter, Roboter-Hersteller oder vielleicht unabhängige Automatisierer?

Alles sei richtig und gleichzeitig falsch, sagt Torsten Zöller, für Europa zuständiger Marketing-Chef der Cognex Germany Inc. in Karlsruhe. Es seien vor allem Unternehmens-Partnerschaften, die den kräftigsten Schub bewirkten. „Für derart artfremde Technologien wie Roboter- und Handling-Systeme zum einen und die Bildverarbeitung zum anderen sind intensive Partnerschaften der Schlüssel zum Erfolg.“

So hat Zöllers Unternehmen – selber Hersteller von Vision-Systemen für die Fertigung – sowohl Allianzen mit Roboterbauern als auch Automatisierern geschlossen. Davon profitierten Anwender wie Anbieter.

Einer der Cognex-Partner ist die global agierende Stäubli Robotics. Jüngste Frucht der interdisziplinären Forschung sei die Entwicklungsumgebung In-Sight Explorer Version 3.4.

Ein Software-Assistent weist den Anwender Schritt für Schritt in die Kalibrierung der Bildpixel mit den Roboter-Koordinaten ein und führt ihn sicher durch den Prozess. Das Ergebnis seien eine verbesserte Präzision und Wiederholbarkeit sowie minimierte Lokalisierungsfehler.

Automation liefert Daten für den Gesamtprozess

Die Isra Vision AG hingegen konzentriert sich unmittelbar auf ihre Kernkompetenz. Die Darmstädter arbeiteten daran, die Aufgaben der kamerabasierten Roboterführung zu standardisieren und weiterzuentwickeln, erklärt der Vorstandsvorsitzende des Unternehmens, Enis Ersü. „Die bisherigen Komplettlösungen aus Robotik und Bildverarbeitung bewegen sich überwiegend im Zweidimensionalen. Anspruchsvolle Aufgaben im Bereich der 3D-Roboterführung – insbesondere Multi-Kamerasysteme – werden die Innovationskraft beider Industriezweige erfordern. Also Bildverarbeitern wie auch der Robotik.“

Isra Vision entwickelt darüber hinaus Messsysteme, die sich für Fertigungsprozesse mit überdurchschnittlichen Anforderungen an die Maß- und Passgenauigkeit eignen. Laut Ersü ist ein durchgängiges Qualitätsmanagement über alle Prozessstufen hinweg das Ziel.

Dabei werden die über optische Sensoren gewonnenen Messdaten erfasst, gespeichert, visualisiert und analysiert. Damit liefere das Automationspaket dem Nutzer substanzielle Information zu den jeweiligen Messwerten seiner Applikation sowie zum Gesamtprozess.

Bildverarbeitung wird zum Roboter-Zubehör

Also kocht am Ende doch jeder das eigene Süppchen? Quiss-Geschäftsführer Rudolf Resch winkt ab. Nein: Reinrassige Bildverarbeiter könnten sich mit solchem speziellen Know-how gerade dort mit hohem Wert einbringen, wo es um deziderte Prüf- und Inspektionsaufgaben gehe. „Dies ist der Fall, wo die Lage eines Werkstücks bestimmter Komplexität zu ermitteln ist oder wo mit neuen Konzepten für die Montage bewegter Teile technologisch sehr anspruchsvolle Felder beschritten werden.“

Besonders treffe dies auf Felder zu, auf denen die vorgenannten Aufgaben in Kombination durchzuführen sind. „Aus unserer Sicht meint dies insbesondere die Lageerkennung und Roboterführung, sofern die Sensorik mobil am Roboterarm geführt wird.“ Insoweit werde die Bildverarbeitung zur Zubehöroption des Roboters. Beispiele seien Systeme, wie Fanuc und ABB sie anbieten.

Konzentration aufs angestammte Geschäftsfeld plus Kooperation als Geschäft auf Gegenseitigkeit? Vielleicht. Heiko Frohn, stellvertretender Geschäftsführer der Vitronic GmbH - Dr.-Ing. Stein Bildverarbeitungssysteme in Wiesbaden, bestätigt, dass diese Strategie sich bislang bestätigt habe. „Wir gehen Partnerschaften dann ein, wenn wir damit zusätzliche Marktsegmente erschließen können.“

Etwaige Übernahmen von Partner-Geschäftsfeldern schließt Frohn aus. Vielmehr wird umgekehrt ein Schuh draus: „Nehmen Sie dynamisch wachsende Branchen oder Märkte. Hier führt das gemeinsame Weiterentwickeln eines kundenspezifischen Projektes deutlich schneller zur marktreifen Branchenlösung.“ Und auch für den Endkunden ergäben sich aus einer verlässlichen Zusammenarbeit nur Vorteile: „Sie vereinfacht die Integration einer Lösung und entschärft die Schnittstellenproblematik.“

Herausforderungen an die Bildverarbeitungsbranche

Isra-Vorstand Enis Ersü unterteilt die Herausforderungen an die Bildverarbeitungs-Branche für die kom-menden Jahre in drei Gruppen:

  • Entwicklung neuer Techniken wie Algorithmen, Kalibriermethoden, Temperaturkompensation, Beleuch-tung, Sensorik oder Verarbeitungshardware,
  • die Umsetzung dieser Techniken in einfach zu bedienende Produkte für die Integration in den Prozess sowie
  • die Integration in ein übergeordnetes System oder in einen übergeordneten Prozess zur Lösung der eigentlichen Aufgabenstellungen.

Zielsetzung für die Zukunft müsse dabei sein, neue, heute noch nicht lösbare Aufgaben zu erschließen, zu vereinfachen und über geringere Kosten weitere Applikationen zu erschließen. Die Kooperation mit Roboterherstellern wie Automatisierern stände dem nicht im Wege.

Laut VDMA hat die Robotik+Automation 2007 von einem massiven Trend zur Automatisierung profitiert. Nach ersten Ergebnissen ist die Branche im Vergleich zu 2006 um 15% gewachsen. Den größten Umsatzanstieg erzielte die Robotik mit 22%. Die Montage- und Handhabungstechnik hat ihren Umsatz um 15% ausgebaut. Die Bildverarbeitung liegt mit einem Umsatzzuwachs von 4% leicht hinter diesem Trend.

Wolfgang Filì ist Fachjournalist in Köln.

 

Bildverarbeitung in der Anwendung

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