Kolbenringe mit teils 0,29 bis 0,79 mm Breite von Hand zu zählen und sie in unterschiedlichen Stückzahlen zu verpacken, zog nicht
nur erhebliche Arbeitskosten nach sich, sondern erwies sich im hart umkämpften Automobilsektor auch als unzuverlässig bezüglich der erreichten Produktqualität. Eine bessere Antwort für den indischen Auto­mobilzulieferer IP Rings kam in Form einer benutzerdefinierten Bildverarbeitungslösung.

Laut Experten wird sich Indiens Automobilsektor im nächsten Jahrzehnt zum drittgrößten Pkw-Markt der Welt entwickeln. Eine der peripheren Branchen, die diesen aufstrebenden Markt beliefert, ist der Bereich Kolben und Kolbenringe, ein Markt, der seinen Erfolg hauptsächlich der Automobilbranche und ihrem Bedarf an stärkeren Motoren verdankt. IP Rings mit Sitz im indischen Chennai ist ein wichtiger Player am Markt für Kolben und Kolbenringe.
Aufgrund des fortgesetzten Wachstums der Automobilbranche wird laufend nach neuen effizienten und innovativen Möglichkeiten gesucht, um die zugehörigen Produktions-, Verpackungs- und Verteilungsabläufe zu verbessern. Kolbenringe dienen vorwiegend dem Abdichten des Motorauslasses, um das Austreten von Gas beim Verbrennungsvorgang zu verhindern.

Ein Ring nach dem anderen

IP Rings fertigt Kolbenringe für Erstausrüster (OEMs) der Stufe 1 und 2. Jede Charge muss die genaue Anzahl an für den Einbau in das Fahrzeug vorgegebenen Ringen aufweisen. Bislang wurde jede Ringcharge am Fertigungsstandort vor dem Versand an den Kunden manuell sortiert, gezählt und verpackt, was zeitaufwändig und arbeitsintensiv war. Jede Charge enthält mindestens 100 Ringe in unterschiedlichen Größen und Breiten von 0,29 mm bis zu 0,79 mm. Am Ende der Produktionslinie werden die Ringe gezählt, gemäß Vorgaben verpackt und dann versandt. Entscheidend ist, die richtige Menge Ringe abzuzählen, um Chaos beim Zusammenbau des Kolbensatzes zu vermeiden. Bleiben nach dem Zusammenbau Ringe übrig oder fehlen sie bei der Montage, müssen die Ringe von Hand nachgezählt werden, um sicherzustellen, dass keine Kolbenringe fehlen. IP Rings hatte zwar noch nicht viele Beschwerden wegen der Produktqualität erhalten, brauchte aber dennoch ein zuverlässigeres System, um Zykluszeiten und Produktionskosten zu verringern.

Die richtige Technologie wählen

Mit Expertise in diesem Fertigungsumfeld wandte sich Qualitas Technologies, ein Anbieter industrieller Automatisierungslösungen in Indien, an IP Rings. Der Vorschlag dreht sich darum, das Zählen der Ringe mithilfe industrieller Bildverarbeitung zu automatisieren. Das Unternehmen konnte zeigen, wie die industrielle Bildverarbeitung dabei helfen kann, effizienter und rentabler zu werden sowie Gemeinkosten einzusparen. Nachdem IP Rings die Vorteile der Bildverarbeitung gesehen hatte, war das Unternehmen bereit, mit Qualitas an der Automatisierung seiner Produktionsabläufe zu arbeiten. Für diese Anwendung entwarf Qualitas ein Bildverarbeitungssystem mit der Sherlock-Software von Teledyne Dalsa, die mit einer einzelnen Kamera und einer roten Beleuchtung konfiguriert wurde.

Die Sherlock-Lösung

„Aufgrund unserer Erfahrung mit Lösungen von Teledyne Dalsa wussten wir, dass sie der perfekte Partner für diese Anwendung sein würden“, so Vinay Arabatti, Lösungsarchitekt bei Qualitas. „Die Sherlock-Bildverarbeitungstools ermöglichen eine hohe Genauigkeit, da sie schon kleinste Abweichungen an den Ringen feststellen, die den endgültigen Zähl­prozess beeinflussen könnten.“
Zur Prüfung lädt der Bediener eine Ringcharge auf eine speziell konstruierte Vorrichtung und löst die Kamera aus, damit sie ein Bild der Ringe aufnimmt. Die Kamera befindet sich oberhalb, um Bilder mit einer Auflösung von 2.592 x 1.944 Pixeln zu erfassen und ein Sichtfeld von 145 mm abzudecken. Eine rote diffuse Balkenleuchte ist im 45-Grad-Winkel befestigt, um den Bereich gut auszuleuchten und Umgebungslicht zu vermeiden. Zwei Anschläge, ein fester und ein beweglicher, halten die Ringe innerhalb des vorgegebenen Überprüfungsbereichs, wo die Sherlock-Software die Ringe durch Abtasten der Kanten zählt. Das robuste Kantenzähl-Tool erkennt auch kleine Abweichungen, wie eine größer als erwartete Lücke zwischen den Ringen oder Substanzen auf einem Ring, die sein Aussehen verändern. Bei scheinbar fehlenden Kanten generiert die Software eine Warnung und markiert das Problem, damit der Bediener die Zählung verifizieren oder den Stapel anpassen kann.
„Unser wichtigstes Ziel war es hier, die Zykluszeit zu verkürzen und die Genauigkeit zu erhöhen, indem das mühsame Zählen der Kolbenringe automatisiert wurde, und zwar mithilfe eines hochpräzisen Bildverarbeitungssystems“, so Arabatti. „Das Umgebungslicht abzuschirmen, war eine besondere Herausforderung. Wir setzten dazu eine spezielle Vorrichtung ein. Mit einem diffusen roten Licht werden die Ringe jeder Größe und Struktur ausgeleuchtet.“

Personalisierte Benutzeroberfläche

Zur Vervollständigung der Anwendung entwickelte Qualitas eine komplett personalisierte Benutzeroberfläche für Verpackung und Versand. Hier kamen die hochentwickelten Bildverarbeitungsfunktionen und die umfangreiche Software-Entwicklungsbibliothek von Sherlock zum Einsatz. Das Tool lässt sich problemlos in Industrie-PCs integrieren, um Bilder freizugeben und statistische Daten zu melden.
Der Bediener beginnt mit der Auswahl des jeweiligen Modellnamens zusammen mit der vorab festgelegten Anzahl an Ringen für ein Paket, um die Kontrolle nachzuverfolgen. Je nach ausgewähltem Modell wird die Lösung in Sherlock geladen, wo das Bild erfasst und verarbeitet wird. Die Ergebnisse werden dann als IO oder NIO angezeigt. Die IO-Charge geht weiter zur Verpackung und dann an den Versand zum Endkunden. Da die Bilder in der Cloud gespeichert werden, kann der Bediener bequem darauf zugreifen, um die Kontrollergebnisse und die Gesamtleistung einzusehen und gegebenenfalls die Kontrollparameter anzupassen.
Das Kolbenring-Zählgerät ist seit mehreren Monaten bei IP Rings in Betrieb. 100 und mehr Ringe von Hand zu zählen, dauerte früher fünf Minuten und jetzt nur noch zehn Sekunden. Daher plant das Unternehmen den Einsatz weiterer Vorrichtungen, um die Effizienz zu steigern.