Schnallenautomat Sandalen

Der Kunde konstruiert eine vollautomatische Serienmaschine, die das Halbzeug „Sandalen Lederriemen mit Klammer“ herstellt.

In der Maschine sind mehrere Roboter und Bildverarbeitungssysteme vorgesehen.
Die Bildverarbeitung soll an 3 Stationen eingesetzt werden.

Station 1: Positionserkennung der Klammern
 Station 2: Positionserkennung Lederriemen
 Station 3: Qualitätskontrolle des Halbzeuges
Es ist bereits ein Prototyp aufgebaut. Dieser soll nun optimiert werden.
+ Die Klammernzuführung kann verändert werden
+ Die Klammerstation wird vom Lieferant beigestellt und kann somit nicht verändert
werden
+ Alle drei Bildverarbeitungsstationen können völlig frei projektiert werden.
+ Es gibt keine Vorgaben nach Prüfsystem (Matrix/Linescan/2,5D/3D, etc) + Es gibt keine Herstellervorgaben
Abb. 1: Aufbau gesamte Maschine
Station 3 Station 2 Station 1

Station 1: Positionserkennung der Klammern
 Momentaner mechanischer Aufbau:
+ Die Klammern werden von einem Bunker auf das Band befördert
+ Die Klammern liegen meistens vereinzelt
+ Die Klammern werden sortenrein zugeführt
‣ Es kann vorkommen, dass eine falsche Klammer untergemischt wird
‣ Es kann vorkommen, dass defekte Klammern mit dabei sind, bei denen
beispielsweise der mittlere Haken fehlt
+ Das Band hat eine Breite von 400mm
+ Im Prototyp ist eine Durchlichtbeleuchtung von 300mm verbaut
+ Im Prototyp ist zusätzlich eine quadratische Dunkelfeldbeleuchtung um das Bildfeld
herum gebaut
+ Im Prototyp sieht die Kamera 90° von oben auf das Durchlicht und sucht die
Klammerkonturen
+ Im Dunkelfeld sucht die Kamera nach den Schriftzügen
Probleme bei Prototyp:
- bei ca. 0,5% der Prüfungen wird eine falsch herum liegende Klammer als richtig herum liegend und damit i.O. erkannt. Die Klammer wird dann vom Roboter montiert. Das Halbzeug ist dadurch Ausschuss.
- Es werden zu wenige i.O. Klammern als solche erkannt. Das Bildfeld wird dadurch unnötig oft frei geräumt und neu bestückt. Die geforderte Taktrate wird dadurch nicht erreicht.
Anforderungen Station 1:
+ Positionserkennung der Klammern auf 0,1mm genau (x/y + Rotation) + Lageerkennung der Klammern (Schrift nach oben oder unten)
+ Taktrate von unter 0,5 Sekunden pro Klammer
+ Aussortieren von falschen und defekten Klammern


Station 2: Positionserkennung der Lederriemen
 Momentaner mechanischer Aufbau:
+ Der Lederriemen wird vom Roboter gegriffen und auf eine Durchlichtbeleuchtung gelegt
+ Die Kamera sieht 90° von oben auf das Backlight
+ Das Bildfeld ist ca. 230mm x 230mm
+ Die Kamera sucht nach der Lederkontur und übergibt die x/y + Rotationsdaten an den
Roboter
+ Die Soll Kontur bekommt das System aus den CAD Daten vorgegeben
+ Die Lederriemen werden sortenrein zugeführt (Lederart und Schuhgröße immer gleich)
Probleme bei Prototyp:
- Wenn die Lederriemen vom Rollenende geschnitten werden, sind sie relativ stark gewölbt. Sie liegen dann nicht flach auf dem Durchlicht auf. Dadurch kann die Kamera die Position nicht so genau wie gefordert erkennen.
Anforderungen Station 2:
+ Positionserkennung der Lederriemen auf 0,1mm genau (x/y + Rotation) + Taktrate unter 0,5 Sekunden pro Lederriemen


Station 3: Qualitätskontrolle des Halbzeugs
 Momentaner mechanischer Aufbau:
+ Der Lederriemen wird vom Roboter aus der Klammerstation entnommen und auf einem
Prüfplatz abgelegt
+ Ein anderer Roboter führt ein 3D Laserliniensystem über die montierten Schnallen
+ Bildfeldbreite momentan ca. 40mm
+ Die Positionen der Schnallen werden auf folgende Merkmale geprüft:
‣ Präsenz der Schnalle
‣ Korrekte Lage der Schnalle (Schrift nach oben) ‣ Winkel der Schnalle
‣ Vorhandensein der Klammern
‣ Positionen der Klammern
+ Die Halbzeuge werden sortenrein gefertigt
+ Schnallen können in allen denkbaren Farben verwendet werden
+ Klammern können silbern oder schwarz sein
+ Leder kann in allen denkbaren Farben verwendet werden
Probleme bei Prototyp:
- Die Prüfung von schwarzen Klammern dauert zu lange
- Durch die zu langsame Prüfung geht die Taktrate der kompletten Anlage nach unten - Der Winkel der Schnallen soll im Bezug auf die unterste Kante des Halbzeugs
kontrolliert werden. Das ist beim momentanen Bildfeld nicht möglich.
Anforderungen Station 3:
+ Taktrate steigern
+ Pseudoausschuss verringern