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Sensorbasiertes Prüfsystem misst Präzisionsteile automatisch

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Parametrierung erfolgt über intelligente Software

Parametriert werden die Zeilensensoren über eine entsprechende Software, die es unter anderem ermöglicht, eine Belichtungskurve der CCD-Zeile darzustellen, in der die Helligkeitsinformation jedes einzelnen Pixels der Zeile wiedergegeben wird. Der Anwender erkennt anhand dieser Kurve somit sofort, ob und wo Bereiche des CCD-Zeilendetektors durch ein Objekt abgeschattet werden. Dieses sogenannte Videosignal lässt sich je nach Messaufgabe über verschiedenste Betriebsarten wie „Left-Edge“, „Right-Edge“, „Center“ und „Width“ auswerten. Hierzu wird die Auswertebetriebsart über die Parametrier-Software definiert und an den Zeilensensor übertragen. Nach der Parame­trierung arbeiten die Sensorsysteme dann autonom ohne PC-Anbindung.

Automatisierte Zuführung in das Prüfsystem

Der in der Prüfanlage für Präzisionsdrehteile Barch­feld integrierte Zeilensensor hat eine 6 mm × 1 mm große Rotlicht-Laserlinie als Sendeelement, während die aktive Sensorfläche aus einem CCD-Zeilendetektor mit 512 Pixeln besteht. Die Auflösung des Sensorsystems beträgt typisch 2 μm. Uwe Wohlgemuth erläutert die Funktionsweise der Anlage: „Aus einem Vorratsbunker werden die Stifte zunächst an einen Wendelförderer übergeben, um die Teile längsgerichtet einer linearen Förderstrecke mit einem Teilepuffer zuzuführen. Weil die Teile in diesem Anlagenbereich für eine Prüfung der Stiftspitze noch nicht lagerichtig angeordnet sind, werden sie nach dem Puffer in einer Drehstation ausgerichtet und gelangen von dort direkt in die Prüfstation.“

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Jeder Stift vollzieht in dieser Station eine eineinhalbmalige Umdrehung, um zweifelsfreie Prüfergebnisse zu erhalten. Der Rundlauf der Stiftspitze wird anhand der Durchbiegung der Stifte kontrolliert, wobei die Prüfung in der Auswertebetriebsart „Center“ erfolgt.

Individuelle Kontrolle jedes Prüflings ist notwendig

Über diese Betriebsart wird die Mittenposition des Schattenwurfs bestimmt, den ein Bauteil (hier die Stiftspitze) im Messsystem erzeugt. Ergänzend hierzu wird der Auswertemodus „Min-Max“ verwendet, der über einen Messzyklus die absolute Bewegung der Bauteilmitte innerhalb des Zeilensystems ermittelt. Im konkreten Fall bedeutet das: Weist die Stiftspitze bedingt durch eine Verbiegung bei einer Drehbewegung einen sogenannten Höhenschlag auf, verändert sich auch die Position der Bauteilmitte während dieser Drehung. Diese Positionsveränderung wird aufgezeichnet, wobei das Sensorsystem die jeweiligen Extremwerte in beiden Auslenkungsrichtungen (Min und Max) speichert. Die aus diesen Werten permanent ermittelte Differenz entspricht dem Höhenschlag des aktuell geprüften Bauteils und wird in ein Analogsignal zur Verarbeitung in der SPS der Prüfanlage umgewandelt, um NIO- von IO-Teilen zu separieren.

Um bei jedem einzelnen Stift neue Min/Max-Werte zur Bewertung des Rundlaufs heranziehen zu können, werden die Grenzwerte nach einer abgeschlossenen Prüfung jeweils zurückgesetzt. Dies geschieht über einen externen Eingang am System, der nach dem Zuführen eines neuen Stifts in die Prüfstation kurzzeitig mit 24 V beaufschlagt wird.

Integrierte „Signalverstärkung“

Wie bereits erwähnt, hat das in der automatisierten Prüfanlage verwendete Sensorsystem PG400140 eine Messbereichsbreite von 6 mm. Diese Messbreite ist somit doppelt so groß, wie der Bauteildurchmesser und sehr viel größer, als der zu erwartende Höhenschlag der Stiftspitze. Der Vorteil: Um sicherzustellen, dass die Stiftspitze in den Lichtstrahl ragt, muss das System nicht so exakt positioniert werden. Der Nachteil: Für die SPS stehen nur kleine, aus dem Höhenschlag resultierende Analogsignale zur Auswertung bereit. Dieses Problem löst das System mit einer integrierten Zoomfunktion, die beim Analogausgang kleine Veränderungen der Bauteillage in große Signalauslenkungen umsetzt.

Durchgängige Qualitätskontrolle im Schnelldurchlauf

„Der eigentliche Prüfvorgang pro Stift benötigt lediglich Zehntelsekunden“, erklärt Wohlgemuth. Unter Berücksichtigung der mechanischen Komponenten für die Ein- und Ausschleusung der Stifte im Bereich der Prüfstation werden somit Taktzeiten von 2,5 s pro Prüfling erreicht. Ein Ergebnis, das Michael Grobe von Präzisionsdrehteile Barchfeld überzeugt hat: „Wir haben die Anlage seit Längerem im Einsatz und können seither eine lückenlose Qualitätskontrolle realisieren, wobei wir pro Stunde rund 1400 gehärtete Stifte prüfen.“

* Tobias Marzin ist Applikationsspezialist bei der IPF Electronic GmbH in 01734 Rabenau

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