Typunterscheidung und Verwechslungssicherung in der Automobilfertigung: welches Teil ist das, und passt es zum Auftrag?

In einer Linie, die mehrere Fahrzeug- oder Getriebevarianten im Wechsel baut, genügt die Frage nach dem Vorhandensein nicht. Ein Zylinderkopf der falschen Variante sieht auf den ersten Blick aus wie der richtige, eine Schweißmutter mit einem Millimeter weniger Höhe ebenso, und ein Stoßfänger mit geschlossenem statt offenem Gitter passt mechanisch an dasselbe Fahrzeug. Die Station muss deshalb entscheiden, welches Teil vor ihr liegt, und oft auch, ob es zum Auftrag passt. Dieser Leitfaden ordnet die Typunterscheidung dort, wo sie im Fahrzeug entsteht: im Powertrain, an Karosserie und Ausstattung und an der Fügestation. Danach geht es um den Abgleich zwischen erkanntem und bestelltem Typ und um die Wahl des Merkmals, das den Typ trägt. Die Beispiele stammen aus dokumentierten Anwendungen und beschreiben Aufgaben und Anforderungen; eine abgenommene Anlage ist nicht darunter.

Wichtige Punkte im Überblick

Muss die Station erst aus dem Bild entscheiden, welche Variante vorliegt, ist es eine Typfrage, deren Ergebnis kein Messwert ist, sondern eine Zuordnung zu einem Typ, abgegrenzt von Anwesenheit, Lage, Maß und Codelesung.
Wo die Variante sichtbar wird, hängt vom Fahrzeugbereich ab: im Powertrain an Nut, Radius, Sitzring oder Höhenstufe, an Karosserie und Interieur an Ausstattung, Farbe und Stoff, an der Fügestation an Höhe, Winkel oder einem kleinen Zeichen am Teil.
Eine Verwechslung wird in dem Moment dauerhaft, in dem das Teil geschweißt, geclincht oder verschraubt ist, weshalb die Typprüfung möglichst vor dem Fügen sitzt.
Eine Station, die den Typ erkennt, weiß erst mit dem Auftrag, ob er richtig ist: Schickt die Steuerung den erwarteten Typ, vergleicht sie erkannten und bestellten Typ, und fehlt diese Anbindung, gibt sie das Ergebnis selbst an Folgeprüfung oder Signalleuchte weiter.
Die Wahl des Geräts folgt dem Merkmal, das den Typ trägt: eine einzelne Höhenstufe spricht für den Höhenvergleichssensor, eine kleine Markierung bei wenigen Varianten für den Vision-Sensor mit AI Identify und mehrere Merkmale zugleich für die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS mit Trainingsbildern je Typ.

Ist es das richtige Teil: die Typfrage neben Anwesenheit, Lage und Maß

Die Typfrage wird am Erscheinungsbild des Teils beantwortet: an seiner Form, an einer Nut oder einem Radius, an einer Höhenstufe, an einer Farbe, einem Zierelement oder einem kleinen Symbol. Das Ergebnis ist kein Messwert, sondern eine Zuordnung zu einem Typ.

Die Nachbarfragen haben eigene Artikel in dieser Reihe. Ob ein Teil überhaupt verbaut ist, klärt die Anwesenheits- und Vollständigkeitsprüfung, und dorthin gehört auch der Fall, in dem die Station die Variante aus dem Auftrag kennt und nur noch die zugehörigen Teile abfragt. Wie ein Teil liegt und ob es verdreht ist, beantwortet die Lagekontrolle. Wie groß es ist, bleibt eine Messaufgabe. Wird der Typ aus einem Code, einem Etikett oder einer Klarschrift gelesen, ist das Sache der Codelesung und der Kennzeichnung. Welches Teil ein Roboter aus der Kiste greift, gehört zur Robotik. Als Faustregel aus der Anwendungspraxis gilt: Muss die Station erst aus dem Bild entscheiden, welche Variante vorliegt, ist es eine Typfrage.

Im Powertrain: wenn sich Varianten nur an Nut, Radius oder Sitzring unterscheiden

Powertrain-Teile kommen oft aus demselben Guss oder derselben Schmiede und unterscheiden sich danach nur an einem Detail. Dazu kommt, dass sie in beliebiger Reihenfolge an der Station ankommen können, wie bei einer geschmiedeten Ausgleichswelle in vier Varianten. Für diese Aufgabe kommt ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 in Frage.

Kurbelgehäusetypen sollen in einem Umfeld mit Sprühnebel und feinem Staub aus dem Gusssand von mehreren Vision-Sensoren unterschieden werden; über eine Einhausung der Optik ist noch zu entscheiden. Bei Zylinderköpfen ist die Typerkennung Teil einer Umrüstung des Werks.

Zwei Varianten von Ankern für Getriebemagnete unterscheiden sich um etwa einen halben Millimeter in der Höhe. Vorgesehen ist hier ein Bildbasierter Höhenvergleichssensor der Modellreihe IX. An Kurbelwellenteilen soll der Typ an den Nocken erkannt werden. Für geschliffene Teile gilt eine Grenze der Technikklasse: Ein einzelner Vergleich gegen ein Masterbild reagiert auf unterschiedliche Schleifbilder. In der dokumentierten Anwendung gilt dafür der Sortiermodus des Vision-Sensors als besser geeignet.

Wächst die Zahl der Typen, ändert sich die Geräteklasse. In einem Konzept geht es um Gussteile mit eingelegten Ringen in mehr als einem Dutzend Varianten, laut Spezifikation später deutlich mehr. Für solche Mengen kommt die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS in Frage. Ihre AI-Klassifizierung unterscheidet bis zu 32 Produkttypen je Werkzeug, und neue Typen kommen durch Nachtrainieren hinzu. Die Variantenzahl aus der Spezifikation läge rechnerisch über dieser Grenze eines Werkzeugs. Kurbelgehäuse, Zylinderköpfe, Wellen und Zahnräder im Einzelnen behandelt der Artikel zu fast gleichen Powertrain-Teilen.

An Karosserie, Stoßfänger und Interieur: wenn das Bauteil die Ausstattung trägt

In der Montage ist die Variante oft die Ausstattung des Fahrzeugs, und das Bauteil zeigt sie selbst. Ein Beispiel ist ein Frontstoßfänger auf dem Heber: Chromrahmen schwarz oder silber, Gitter oben offen oder geschlossen, mit oder ohne Kameraloch, Diffusor mit oder ohne Ausschnitt für die Anhängerkupplung. Gedacht ist an drei Vision-Sensoren rund um das Bauteil. Chrom ist hier ein Ausstattungsmerkmal und kein Fehlerbild. Drei Teile am Stoßfänger zweier Modellvarianten sollen nach ihrem Lack unterschieden werden; ein Test im Sortiermodus verlief ohne Probleme.

An der Lüfterzarge eines Kühlmoduls entscheidet die Motorvariante über Zahl und Größe der Klappen. Geprüft wird bisher nur, ob Klappen vorhanden sind; gefragt ist, wie sich sicherstellen lässt, dass die richtige Klappe verbaut ist. Die Machbarkeit ist offen.

Im Interieur tragen Farbe und Stoff die Variante. Aus einem anderen Markt stammt eine Aufgabe an einer Airbag-Nähstation, an der je Airbagtyp die Fadenfarbe stimmen muss; im Test erkannte der Vision-Sensor im Sortiermodus die Typen dort mit hoher Trefferquote. Für reine Farbunterschiede hat der Vision-Sensor zudem ein Farbwerkzeug, das anhand von Farbe und Helligkeit unterscheidet. Für kaschierte Türverkleidungen in vier Positionen und mehreren Stoffvarianten gilt die AI-Klassifizierung als gut geeignet. Liegt die Variante in der Form einer ganzen Karosse, etwa an Schiebetür oder Fenster, kommt ein 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 mit mehreren Köpfen in Frage. Stoßfänger, Karosse und Interieur vertieft der Artikel zu Ausstattungsvarianten in Montage und Lackiererei.

An der Fügestation: die richtige Variante, bevor sie verschweißt oder verschraubt ist

Eine Verwechslung wird in dem Moment dauerhaft, in dem das Teil geschweißt, geclincht oder verschraubt ist. An einer bestehenden Schweißzelle unterscheiden sich zwei Schweißmuttern um einen Millimeter in der Höhe, und nach dem Schweißen soll feststehen, ob die richtige Mutter verschweißt wurde. Eine Höhenstufe dieser Größe zeichnet sich von oben kaum als Kontrast ab. Deshalb liegt hier der Höhenvergleichssensor nahe.

Für zwei Querlenkervarianten, die sich durch einen Winkel von wenigen Grad unterscheiden, ist für mehrere Linien eine Kamera an der Rohteilzuführung beschrieben. Die Alternative ist ein Höhenvergleich, den der Roboter nach dem Griff anfährt. Als Grund, früh zu prüfen, nennt das Konzept, dass eine falsche Variante sonst bereits in der Anlage wäre.

Kleine Merkmale kommen an Handarbeitsplätzen und Greifern vor. An einem Schrauber legt der Werker eine Scheibe ein, deren zwei Varianten sich an einem weißen Punkt unterscheiden, und verlangt ist eine Anbindung nur über Ein- und Ausgänge. Für Zünderplatten in zwei Typen mit unterschiedlich großen Aussparungen kommt ein Vision-Sensor am Greifer in Frage.

Bei zwanzig bis dreißig Bremsenschutzblechen, die sich teils nur um wenige Millimeter im Durchmesser unterscheiden, steht die Klassifizierung an erster Stelle. Erst danach wird je Derivat geprüft, ob bestimmte Bohrungen frei sind. Werden Tiefziehteile auf mehreren Spuren vor mehreren Kameras gedreht, wie in einer anderen Anwendung, passt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G, die bis zu acht Kameras an einem Controller betreibt. Mutter, Blech, Scheibe und Rohteil im Einzelnen behandelt der Artikel zur Variante an Schweiß-, Clinch- und Schraubstation.

Typ erkannt, Typ bestellt: der Abgleich im Mischbetrieb, auch ohne Typ aus der SPS

Eine Station kann den Typ erkennen und trotzdem nicht wissen, ob er der richtige ist. Dafür braucht sie den Auftrag. Schickt die Steuerung den erwarteten Typ, vergleicht die Station erkannten und bestellten Typ und meldet eine Abweichung. Kennt sie den Typ aus dem Auftrag und prüft nur, ob das Teil richtig sitzt, ist das eine Lagefrage.

Schwieriger ist der umgekehrte Fall. In einer Idee für eine Montagelinie, auf der batterieelektrische Fahrzeuge, Hybride und Verbrenner gemischt gebaut werden, soll die Antriebsvariante am Getriebelager erkannt werden, weil die Anbindung an die Steuerung derzeit blockiert ist. Erst mit der erkannten Variante weiß die Station, welche Schellenprüfung folgt, und das Ergebnis soll an eine Signalleuchte beim Vorarbeiter gehen. Die Variante entscheidet hier also nicht nur über gut oder schlecht, sondern über die nächste Prüfung.

Auch in der Werkslogistik taucht die Frage auf. In einer Planung sollen Ladungsträger ohne Barcode und ohne RFID an einem Kettenförderer nach Typ erkannt werden, damit ein künftiges fahrerloses Transportsystem weiß, welchen Träger es aufnimmt. Die Zahl der Typen liegt dort bei gut einem Dutzend.

Höhenstufe, Kontur, Markierung oder Farbe: erst das Merkmal, dann das Gerät

Die Wahl des Geräts folgt dem Merkmal, das den Typ trägt. Ist es eine einzelne Höhenstufe, wie bei den Schweißmuttern oder den Ankern, kann der Höhenvergleichssensor den Typ allein entscheiden. Er vergleicht die Höhe gegen einen Referenzpunkt am Teil selbst und erkennt Höhendifferenzen laut Katalog auch bei geneigtem oder versetzt liegendem Teil stabil. Liegt der Unterschied in einer Kontur, etwa in zwei Kugelbahnradien eines Getriebes, die ein Konzept über einen Höhenvergleich unterscheiden will, ist die Radiendifferenz das Merkmal. Ob sie sicher getrennt wird, zeigt erst der Versuch am Originalteil.

Kleine Markierungen, ein weißer Punkt oder Striche auf einem Ventilsitzring, brauchen Kontrast im Bild. Für wenige Varianten eignet sich der Vision-Sensor mit AI Identify: Das Werkzeug beginnt mit einem einzigen registrierten Bild und unterscheidet durch zusätzliches Anlernen Typen. Es nutzt dafür Form, Farbe, Helligkeit und Kanten.

Tragen mehrere Merkmale zugleich den Typ, wie am Stoßfänger, an den Schutzblechen oder an den Türverkleidungen, ist die All-in-One Kamera mit AI-Klassifizierung die passende Klasse. Sie braucht dafür Trainingsbilder je Typ, und wer neue Varianten erwartet, plant das Nachtrainieren von Anfang an mit ein.

Häufige Fragen

F Wann braucht es eine Typprüfung statt einer Anwesenheitsprüfung?

Immer dann, wenn ein falsches Teil genauso verbaut werden kann wie das richtige. Eine Anwesenheitsprüfung meldet, dass eine Klappe oder eine Mutter da ist, aber nicht, ob es die richtige Variante ist. Muss die Station aus dem Bild entscheiden, welche Variante vorliegt, ist eine Typprüfung nötig.

F Kann ein Höhenvergleichssensor zwei Varianten unterscheiden?

Ja, wenn eine einzelne Höhenstufe den Typ trägt, etwa bei zwei Schweißmuttern mit einem Millimeter Unterschied oder bei Ankern, die sich um etwa einen halben Millimeter unterscheiden. Mit dem Bildbasierten Höhenvergleichssensor der Modellreihe IX ist das Ergebnis dann eine Typentscheidung und keine Toleranzklasse. Verglichen wird gegen einen Referenzpunkt am Teil selbst.

F Wie viele Typen kann eine Kamera mit AI-Klassifizierung unterscheiden?

Die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS unterscheidet mit ihrer AI-Klassifizierung bis zu 32 Produkttypen je Werkzeug. Neue Typen kommen durch Nachtrainieren hinzu. Für zwei bis wenige Varianten an einer Station genügt oft der Vision-Sensor mit AI Identify.

F Was tun, wenn die Station keinen Typ aus der SPS bekommt?

Dann muss die Station den Typ selbst aus dem Bild erkennen und das Ergebnis weitergeben, zum Beispiel an eine Signalleuchte oder an die Folgeprüfung. In einer dokumentierten Idee soll so die Antriebsvariante am Getriebelager erkannt werden, damit die richtige Schellenprüfung folgt. Kommt der Typ später doch aus der Steuerung, wird aus der Erkennung ein Abgleich.

F Wo sollte die Typprüfung an einer Fügestation sitzen?

Möglichst vor dem Fügen, denn nach dem Schweißen, Clinchen oder Schrauben ist eine Verwechslung dauerhaft. Wo das nicht geht, prüft die Station direkt danach, ob die richtige Variante gefügt wurde, wie bei Schweißmuttern in einer bestehenden Zelle. An der Rohteilzuführung verhindert die Prüfung, dass ein falsches Teil überhaupt in die Anlage kommt.

Weiterführende Artikel

Übergeordnete Themenseite: Messen, Kennzeichnen und Prüfen in der Automobilproduktion: Der Überblick für Qualitäts- und Fertigungsverantwortliche

Weiterer Artikel im Thema: Kurbelgehäuse, Zylinderkopf, Welle und Zahnrad: fast gleiche Powertrain-Teile sicher nach Typ unterscheiden

Weiterer Artikel im Thema: Stoßfänger, Karosserie und Interieur: Ausstattungsvarianten in Montage und Lackiererei am Bauteil erkennen

Weiterer Artikel im Thema: Richtige Mutter, richtiges Blech, richtige Scheibe: die Variante an Schweiß-, Clinch- und Schraubstation absichern