VMT ClearSpace 3D

Zuverlässige Fremdkörperdetektion in automatisierten Montageprozessen

Unerwünschte Fremdkörper in automatisierten industriellen Montageprozessen können zu einer Zerstörung von Werkstücken, Greifern oder Werkzeugen führen und im schlimmsten Fall, bei kontinuierlicher Fließfertigung, einen unerwünschten Produktionsstillstand hervorrufen. Um diese Gefahren zuverlässig zu detektieren und ein Eingreifen zu ermöglichen, wurde die Vision-Lösung VMT ClearSpace 3D entwickelt, die auch bei Objekten anschlägt, die nur wenige Millimeter messen. Entscheidend für den Erfolg der Messung ist die Performance des 3D-Sensors.

Objektaufnahme per Stereovision

Für einen Montageprozess, in dem kubische Objekte von Robotern in Schutzgehäuse eingesetzt werden, hat VMT ein Lösungskonzept auf der Basis von zwei Stereo-Visionsensoren VMT DeepScan mit integrierter Projektoreinheit entwickelt. Mit der Systemlösung ist es möglich, statische Szenen schnell und mit hoher Genauigkeit in 3D zu scannen. Hierzu wird die Sensoreinheit mit einer linearen Bewegung in Y-Richtung über das zu montierende Objekt geführt, wobei dessen Oberfläche an drei Messpunkten aufgenommen wird. Aus dieser Messfahrt ergibt sich mathematisch eine 3D-Punktewolke mit bis zu drei Millionen Bildpunkten. Gleichzeitig verfügen die Stereosensoren über ausreichend Energie, um von der Objektoberseite genügend auswertbare Remissionen zurückzuerhalten, Fremdlichteinflüsse zu kompensieren und so eine hohe Abbildungsgüte und Messgenauigkeit sicherzustellen.

Referenzebene als Maß der Dinge

Ausgehend von den in 3D gemessenen Distanzwerten errechnet die Auswertesoftware VMT MSS (MultiSensorSystem) zunächst ein 3D-Modell der Objektoberfläche als Grundebene und legt danach eine virtuelle Referenzebene als I.O-Punktwolke zunächst für größere Objekte darüber. Im nächsten Schritt vergleicht MSS die Soll-Punktwolke und deren i.O.-Werte mit der gemessenen Ist-Punktwolke. Flächige Objekte mit mindestens zehn Millimeter Kantenlänge, die in die Referenzfläche hineinragen und eine bestimmte flächige Ausdehnung aufweisen, werden als Fremdkörper detektiert und ein automatisch ablaufender Montageprozess gestoppt. In der zweiten Auswertestufe werden die Kantenlängen – und damit die Grenzhöhe für die Detektion, noch einmal halbiert. Gleichzeitig wird die Punktwolke in ein Höhenprofil umgerechnet, wodurch jetzt auch filigranere Elemente zuverlässig erkannt werden können. In beiden Auswertestufen werden die erkannten Gegenstände sowohl in der MSS Softwareplattform als auch auf dem Bedienterminal der Maschine visualisiert.

Features

• Vollständige, dreidimensionale Kontrolle der Bauteile hinsichtlich Störkonturen bzw. Störobjekten.
• Mit strukturiertem Licht ist eine Montage an einer fixen Position möglich. Alternativ kann die Sensorik an einer Portalachse oder auf einem Industrieroboter montiert werden. Größere Flächen können bei gleichbleibendem Detailgrad abgebildet werden.
• Resistent gegen Farb- und Kontraständerungen, unterschiedliche Oberflächen und Reflektionen
• Flexible Messabstände und Anpassung an die Bauteilgeometrie durch Auswahl der passenden Sensorik.
• Zwei Messeinheiten mit integrierter Beleuchtung zur optimalen Abtastung der Oberfläche.
• Schnelle Auswertung mit VMT MSS Softwareplattform
• Zweistufiges Auswerteverfahren zur sicheren Ermittlung von Fremdkörpern mit Abmessungen von wenigen Millimetern.
• Visualisierung der erkannten Störobjekte
• Schlüsselfertiges Systemkonzept bestehend aus Sensorik, MSS-Software, Industrie-PC, Versorgungs- und Signalverkabelung sowie eine Vielzahl an möglichen Standardschnittstellen zu Steuerungen und Robotern.