„Das größte Potenzial liegt in kleinen Produkten, hohen Stückzahlen und kurzen Taktzeiten“, sagt Pascal Lettmann, Geschäftsführer und Firmengründer von AI-pro. Im industriellen Umfeld beobachtet er häufig, wie Arbeitskräfte einzelne Teile in Maschinen in kurzen Taktzeiten einlegen und entnehmen. Eine monotone Arbeit, die relativ einfach zu automatisieren ist – anders als die nachgelagerte manuelle Sichtprüfung. Den prüfenden Blick der Bediener beim Entnehmen der Teile von regelbasierten Kamerasystemen übernehmen zu lassen, ist aus technologischer Sicht nur schwer möglich und oft mit hohen Kosten verbunden.
Genau hier setzt AI-pro an und bietet die Sichtprüfung inklusive der Automatisierung aus einer Hand. „Wir beschränken uns auf überschaubare Prozesse wie das Einlegen und Entnehmen von kleinen Bauteilen in Maschinen mit kurzen Taktzeiten und ergänzen diese um eine zuverlässige Prüftechnologie inklusive Programmierung“, erklärt der Firmengründer. Die Besonderheit: Das Start-up aus dem Nordrhein-Westfälischen Stemwede kauft die zu automatisierende Anlage zu und ergänzt diese um die notwendige Handhabungs-, Steuerungs- und Prüftechnik.
>>Sichtprüfung inklusive Automation und KI aus einer Hand<<
„Unsere Kunden haben keinen Aufwand mit der Einrichtung der Prüfprogramme oder mit Kommunikationsproblemen zwischen Roboter und Maschine“, zählt Lettmann die Vorteile auf… um anschließend einen Einblick in eines seiner aktuellen Projekte zu geben: Ein Kunde wollte manuell bediente hydraulische Pressen zum Stauchen von Kugelhülsen erneuern und den Prozess automatisieren. Die bisher eingesetzten Maschinen verfügen über keine Sensorik zum Erkennen von Fehlerteilen. Nach dem Pressen blieben die Hülsen immer wieder im Werkzeug stecken und der Wartungsaufwand für die Hydraulik erwies sich als zu hoch.
Stabilität und Kontrolle
Für den eigentlichen Arbeitsvorgang suchte AI-pro eine stabile Presse mit Servoantrieb, die eine kurze Taktzeit zulässt, die Einpresstiefe X misst und damit den Prozess überwacht. Sobald der X-Wert über- oder unterschritten wird, soll die Anlage das fehlerhafte Teil erkennen und ausschleusen. Lettmann entschied sich nach ausgiebiger Recherche für eine C-Bügel-Presse von Tox Pressotechnik. Mit dem Weingartener Familienunternehmen machte er schon früher ausgezeichnete Erfahrungen: „Die vollumfängliche Beratung bereits im Vorfeld und das Angebot mit dem Standard-Baukasten bestärkten meine Entscheidung, die Presse bei Tox zu kaufen.“
Den Antrieb übernimmt der Tox-ElectricDrive vom Typ EX-K. Eine Planetenrollengewindespindel wandelt die Rotationsbewegung präzise in einen linearen Vorschub um, der mit bis zu 200kN das Werkzeug in das Bauteil presst. Er ist verbaut in einer verwindungssteifen Stahlkonstruktion, die der Krafteinwirkung während des Pressvorgangs genügend Stabilität entgegensetzt. Sobald eine Kugelhülse im Werkzeug sitzt, fährt der Antrieb den Stößel herunter. Die für das Kraft-Wege-Protokoll notwendige Strecke erfasst ein Resolver direkt am Servoantrieb; ein integrierter Kraftmesser steuert die dabei aufgewendete Presskraft bei. So überwacht die Tox-Software den Kontrollwert X und kann gegebenenfalls fehlerhafte Teile sofort erkennen.
AI-pro ergänzte die Tox-Servopresse um zwei lineargeführte Greifer, die abwechselnd ein Bauteil in das Werkzeug einlegen, es nach dem Pressen und bevor die Stanze wieder hochfährt fixieren und anschließend entnehmen. Danach halten sie das Bauteil wieder dem Leichtbauroboter vor, der es im Innengriff nimmt und weitergibt. Nach einer weiteren Bearbeitung überprüfen sieben Kameras und ein Mikrometer die fertige Kugelhülse optisch und geometrisch.
Mithilfe von KI prüfen
AI-pro nutzt hierfür neuronale Netze: „Durch sie erkennt unser Prüfsystem sicher Riefen, Rillen und Rattermarken – selbst an spiegelnden Oberflächen. Möglich ist auch die Kontrolle bestimmter Merkmale oder der Ausrichtung“, erläutert Lettmann. Das funktioniert über Klassifizierungen, dem Finden von Gemeinsamkeiten auf Pixelebene und ist für die KI-basierte Sichtprüfung erst durch die auch aus kostentechnischer Sicht sinnvolle Verfügbarkeit entsprechender Rechenleistung möglich. AI-pro wählt alle Komponenten individuell aus. „Am Ende muss der Kunde quasi nur noch einen Knopf drücken“, sagt Pascal Lettmann.
Reibungslose Kommunikation
Die Kommunikation zwischen Roboter und Presse läuft über die übergeordnete Steuerung mittels Profinet. Der Pressprozess selbst wird anfangs einmalig oder bei einem Teilewechsel über die Tox-HMI konfiguriert; auch die Wartung erfolgt direkt über das Tox-Panel. Das Start- und Stopp-Signal gibt dann die AI-pro-Automation vor und reagiert auch auf Schwankungen im Prozess.
„Unser System greift einfach die Daten der Tox-Software ab, die sie an die SPS schickt“, erklärt Lettmann. So fragt der Roboter auch die letzten Messwerte zur Qualitätskontrolle ab und weiß, ob er das fertige Bauteil in die IO- oder NIO-Box ablegen muss. Darüber hinaus kann AI-pro diese Prozessdaten an seinen KI-Rechner schicken, der diese wertvollen Informationen dann in einer SQL-Datenbank speichert.
Für Schnellleser
Die Wertschöpfung entsteht an der Servopresse von Tox Pressotechnik. Für mehr Effizienz sorgt die Automation der Teilezuführung und die anschließende Sichtprüfung von AI-pro, auch unter Einsatz individueller Algorithmen.
