Bildverarbeitung auch bei Millionen Stückzahlen einsetzbar

Andreas Zeiff, Redaktionsbüro Stutensee und Roland Schmid, Kutzschbach Electronic, Nördlingen

Semikron, Elektronikhersteller mit weltweit verteilten Fertigungsstätten, plante, die Auslieferung von Leistungs-Bauteilen in seiner Nürnberger Fertigung zu optimieren. Unter den Möglichkeiten erwies sich eine Kamera gestützte Bildverarbeitung als optimale Lösung. Flexibel und schnell bei leichter Einrichtung konnte sie die gestellten Aufgaben erfüllen.

Für den mechanischen Aufbau und die Einbindung in die bestehende Qualitätssicherungssoftware wurden die Experten für komplexe Komponenten-Abstimmung von Kutzschbach mit ins Boot geholt. Ergebnis ist eine 100-%-Kontrolle aller ausgehenden Teile nach Stückzahl exakt auf den jeweiligen Auftrag bezogen. Seit Einführung des Systems gab es keine Kundenreklamation wegen abweichender Stückzahlen mehr.

Weicht die gelieferte Stückzahl von der bestellten Menge ab, so verursacht das schnell hohe Kosten. Reklamationen bearbeiten, Ersatzlieferung vorbereiten und versenden, Erfassen des gesamten Vorganges etc. kosten Zeit und Geld. Die Nürnberger Elektronikfertigung sollte daher mit einer automatischen 100-%-Stückzahlkontrolle aufgerüstet werden. Hauptproblem dabei war, die neue Kontrolle nahtlos in die bestehende Infrastruktur einzubinden.

Für Hard- und Software waren dabei einige Randbedingungen zu beachten. Bei Modul-Stückzahlen von rund 14 Millionen im Jahr in sehr unterschiedlicher Ausführung war vor allem ein schnelles und dabei flexibles System gefragt. Bei neuen Modultypen mussten diese möglichst automatisch ohne manuelles “Teach-in“ erkannt, und auch dabei die Stückzahl richtig bestimmt werden. Alle Prüfungen sollten über Barcodeerfassung auf Daten der bestehenden Datenbank, wie Modulart, Blisteranzahl bzw. Einzelstückzahl in den Trays, zurückgreifen, und so die Qualitätssicherung exakt nach dem jeweiligen Auftrag übernehmen.

Die Spezialisten von Kutzschbach analysierten und entwickelten ein Grundkonzept. Da die einzelnen Module in den 500x300mm messenden, durchsichtigen Trays auch leicht schräg stehen konnten, erwies sich eine Durchlicht-Lösung als optimal. Nachteil dabei war der nötige Abstand zwischen Produkt und Kamera von rund 2,80m. Durch geschickte Anordnung der Kamera in Verbindung mit einem Umlenkspiegel und einem angepassten Weitwinkelobjektiv konnte der für die nötige Auflösung wichtige Kameraabstand trotzdem eingehalten, und der umbaute Raum erheblich reduziert werden. Die entstehenden Spiegelbilder werden in der verwendeten Kamera von IDS-imaging durch die Funktion „Spiegeln“ ausgeglichen, so dass innerhalb von drei Sekunden der Barcode am Tray gelesen ist, Auftragsdaten geholt, Stückzahl ausgewertet und verglichen, sowie die Daten ans System weitergeleitet werden. Die mechanischen Installationen und den Komponentenbau übernahm der langjährige Kutzschbach-Partner „Voland Automation“.

Die Kameralösung in Verbindung mit der Bildbearbeitungssoftware Halcon 11 von MVTec erwies sich als beste Lösung. Neben Auswerteroutinen zur Stückgutkontrolle ist die softwareeigene Bibliothek auch für die Barcodeerkennung mit separater Kamera geeignet. Diese erlaubt neben optischer Erkennung und Auswertung über das Barcode-Such-Verfahren eine leichte Daten-Weiterverarbeitung. Um die Daten mit dem System der EDV zu koppeln, setzten die IT-Spezialisten auf C#. Hier kam die einfache Einbindung der Halcon 11 Bibliotheken in die Microsoft Visual Studio Entwicklungsumgebung entgegen.

Die Einrichtung und Inbetriebnahme konnten ohne Störungen im laufenden Betrieb abgeschlossen werden. Die Anlage kann die breite Palette unterschiedlicher Komponententypen automatisch erkennen; die Einbindung in die bestehende EDV-Infrastruktur klappte auf Anhieb reibungslos. Projektleiter Georg Theis von Semikron dazu: „Kutzschbach konnte neben einem durchdachten Konzept als einziger Anbieter eine schlüsselfertige Anlage mit allen Komponenten und Dienstleistungen liefern, die die große Variantenvielfalt unserer Produkte komplett und zuverlässig abdeckt. Dies zeigt auch der bisherige Betrieb: Seit Einführung des Systems stieg die Abliefergenauigkeit auf 100%. Anders gesagt, es gab seit der Einführung unserer Null-Fehler-Strategie keinerlei Stückzahlreklamationen von Kundenseite mehr.“ Das neue System verbessert nicht nur die Qualitätssicherung, sondern auch das Firmenimage als zuverlässiger Lieferant, was auf andere Weise nur schwer zu erzielen ist.

Das Ergebnis zeigt, auch komplizierte Aufgaben bei der Bilderkennung mit Einbindung in bestehende Produktionsanlagen und EDV-Systeme lassen sich mit Kreativität und Know-how zuverlässig lösen. Stammt die Lösung aus einer Hand, hat der Anwender nur einen Ansprechpartner und Abstimmungsverluste werden vermieden.