Stanzteile nach der Presse zählen: Ausbringungsmenge auf dem Band mit AI Vision-Sensor und Kamera erfassen

Die Ausbringungsmenge der Presse: warum gezählt und nicht geschätzt wird

An vielen Pressen ergibt sich die Stückzahl aus Hubzahl und Teilen je Hub. Das ist eine Rechnung, keine Zählung. Was tatsächlich auf dem Band ankommt, zeigt sie nicht. In einem dokumentierten Fall an einer Presse zeigt sich die Differenz zwischen erwarteter und tatsächlicher Menge erst bei der Inventur am Jahresende. Eine Zählung am Band ist dort bisher eine Idee.

Bei einem Hersteller von Kontakten sollen die Teile hinter einer Kontaktstanze auf einem grünen Gurt gezählt werden, um die Ausbringungsmenge zu kontrollieren. In einem dritten Betrieb heißt es knapp, Teile zählen nach dem Stanzen sei ein großes Thema. Ob die Station nur zählen oder zusätzlich Anwesenheit oder Maße prüfen soll, ist dort noch offen.

Gemeinsam ist den drei Fällen die Frage. Niemand will wissen, ob ein Teil fehlt, gesucht ist die Zahl. Ob ein Teil das Werkzeug verlassen hat, bevor der nächste Hub kommt, ist dagegen Werkzeugschutz und hat in dieser Reihe einen eigenen Beitrag.

Bildfeld, Teilegröße und Takt: was die Zählstation am Band tragen muss

Drei Größen legen die Station fest: wie breit das Band ist, wie klein das kleinste Teil ist und wie viele Teile je Sekunde durch das Bild wandern. Die dokumentierten Fälle liegen weit auseinander.

Am schnellen Ende stehen Stanzteile von wenigen Millimetern, die mit einigen Dutzend Teilen je Sekunde auf einem schmalen Band von 100 bis 200 mm kommen, bei einem Bildfeld von etwa 100 x 100 mm. Als Alternative zur Flächenkamera steht eine Zeilenkamera im Raum; bei KEYENCE gehört die Zeilenkamera zur High-End Bildverarbeitung mit ultimativer Flexibilität der Modellreihe XG-X und wird über einen Encoder gesteuert. Bei 30 Teilen je Sekunde kämen rechnerisch 108.000 Teile in einer Stunde zusammen.

Am anderen Ende steht ein sehr großes Feld. Gestanzte und plasmageschnittene Teile sollen auf einer Fläche von etwa 3 x 1,5 m gezählt werden, das kleinste Teil misst etwa 30 x 30 mm, und die Aufnahme wird von der SPS ausgelöst. Rechnerisch nimmt dieses Teil ein Hundertstel der Bildbreite ein.

Dazwischen liegen kleine U-förmige Edelstahlteile mit etwa fünf Teilen je Sekunde, von denen mehrere zugleich im Bild sind und als verschiedene Teile erkannt werden sollen.

Für Bänder bis zu einer mittleren Breite kommt der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 in Frage; dokumentiert ist ein Arbeitsabstand von 50 mm bis über 3 m. Sichtfelder hängen vom Objektiv und vom Abstand ab; welches Feld ein Teil von wenigen Millimetern noch sicher auflöst, zeigt der Test. Wird ein Feld zu breit oder müssen sehr kleine Teile auf großer Fläche getrennt werden, führt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G bis zu acht Kameras an einem Controller zusammen, mit Kameras von 0,31 bis 64 MP. Ein Bildfeld von 3 x 1,5 m sagt diese Zahl nicht zu; sie beschreibt nur, wie weit sich die Station aufteilen lässt.

Mehrere Teile im Bild: Zählen im Strom auf breitem Band

Hinter einer Presse mit einigen Dutzend Hüben je Minute und ein bis zwei Teilen je Hub kommen Teile von 30 bis 200 mm auf zwei Spuren. Ihre Lage ist unbestimmt, und um die Bandbreite abzudecken, gilt eine Überlappung der Aufnahmen als zwingend. Bei 50 Hüben je Minute und zwei Teilen je Hub wären es rechnerisch 100 Teile je Minute, also weniger als zwei je Sekunde. Hier entscheidet nicht der Takt, sondern die Abdeckung des Bands bei unbestimmter Lage der Teile.

Ein einzelner Strahl kann Teile in unbestimmter Lage nicht trennen, weil er Unterbrechungen zählt und keine Teile. Der Vision-Sensor zählt im AI Dynamic Count Modus jedes registrierte Objekt, sobald es die Zähllinie überquert, und erkennt dabei mehrere Teile im selben Bild. Für das Band heißt das: Es fährt weiter, und niemand muss die Teile ausrichten. Laut Anleitung lassen sich in den Betriebsmodi Geschwindigkeit und Standard bis zu zwei Zählwerkzeuge festlegen, im Betriebsmodus Präzision bis zu sechs. Der Zählwert und die Tagessumme gehen laut Anleitung bis 9.999.999. Selbst bei 30 Teilen je Sekunde rund um die Uhr wären das rechnerisch knapp 2,6 Millionen Teile am Tag, die Tagessumme reicht also aus.

Bei der All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS ist das Zählen eine Aufgabe der Bildverarbeitung. Ihr Blob-Werkzeug zählt Objekte im Bild und misst Fläche und Schwerpunkt. Wie aufeinanderfolgende Bilder ohne Lücke und ohne doppelt gezähltes Teil aneinander anschließen, ist dann eine Frage der Auslegung von Auslöser, Bandgeschwindigkeit und Bildfeld, denn ein Encoder-Eingang ist für die VS nicht dokumentiert. Eine 3D-Zählung im Durchlauf mit Laser-Profilsensoren behandelt der Beitrag zur Bestückungskontrolle im Maschinen- und Anlagenbau.

Glanz und Öl: Beleuchtung für blanke und geölte Stanzteile

Frisch gestanzte Teile sind blank, und oft liegt ein Ölfilm auf ihnen. Beim Fall mit den zwei Spuren werden ölige Reflexionen ausdrücklich genannt, die Beleuchtung ist dort noch nicht geklärt. Für die Zählung ist das heikel, weil ein Glanzpunkt wie ein eigenes Objekt aussehen und ein dunkler Schatten zwei Teile scheinbar verbinden kann.

Für den Vision-Sensor gibt es Polarisationsfilter als Zubehör, die Spiegelungen auf glatten Flächen dämpfen sollen. Die All-in-One Kamera und die High-Performance Bildverarbeitung bieten LumiTrax: Aus Bildern mit verschiedenen Beleuchtungsrichtungen werden Form- und Texturdaten getrennt, und der Katalog beschreibt die Texturdaten als unbeeinflusst von Blendeffekten oder Umgebungslicht. Für Öl auf dem Teil und Öl auf dem Gurt gibt es keine allgemeine Zusage. Ob die Kanten auf dem eigenen Band stabil erscheinen, zeigt nur ein Test mit geölten Originalteilen auf dem Originalgurt. Die Farbe des Gurts gehört dazu, denn ein grüner Gurt unter blanken Kontakten ist ein anderer Hintergrund als ein dunkler.

Hunderte Teiletypen an einer Linie: Programme und Einlernen je Teil

Eine Presse fährt selten nur ein Teil. Im Fall mit den zwei Spuren sind es über hundert Teiletypen, im großen Feld mit den plasmageschnittenen Teilen Tausende Varianten.

Werden die Teiletypen am Vision-Sensor über Programme getrennt, zählt die Programmgrenze. Intern sind 32 Programme möglich, mit microSD-Karte und aktivierter Programmerweiterung 128; wird über externe Eingänge umgeschaltet, sind es beim Vision-Sensor bis zu 32. Über hundert Teiletypen liegen also nahe an der Grenze, Tausende Varianten weit darüber. Die AI-Klassifizierung der All-in-One Kamera unterscheidet bis zu 32 Produkttypen je Werkzeug, eingelernt mit einigen wenigen Bildern je Typ, und neue Typen kommen durch Nachtrainieren hinzu. Ob für Tausende Varianten eine Zählung ohne Typbezug genügt oder die Station den Typ von der Steuerung erhält, ist eine Auslegungsfrage, die der Test klären muss. Die Variantenunterscheidung als eigene Prüfaufgabe behandelt ein eigener Beitrag zu Varianten an Stanzteilen und Platinen.

Zwei Fälle wünschen sich neben der Zahl eventuell auch eine Prüfung der Teile. Defekte und Maße an Stanzteilen haben eigene Beiträge; für die Zählstation zählt, dass jedes zusätzliche Werkzeug im selben Programm die Bearbeitungszeit verlängern kann. Wie Zählwert und Signale in die Steuerung gelangen, beschreibt der Beitrag zur Bestückungskontrolle im Maschinen- und Anlagenbau.

Häufige Fragen

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