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Load Mapping vom Sensorhersteller Sick

Werkstückträger auf einen Blick gescannt

Heute suchen meist aufwendige Kamerasysteme nach Teilen im Werkstückträger, die der Roboter greifen kann. Mit der Smart-Task-Funktionalität Load Mapping des Sensorherstellers Sick lässt sich die Belegung von Werkstückträgern während der Zuführung in die Montagezelle erfassen und als digitales Sensorsignal an die Robotersteuerung ausgeben.

(Bild: Sick AG)

(Bild: Sick AG)

Mit der sensorgestützten Bestückungskontrolle namens Load-Mapping will Sensorhersteller Sick Anwendern vielerorts den Einsatz aufwendiger Bildverarbeitungssysteme ersparen. Gegenüber der Applikationslösung mit einem Sensor direkt am Greifelement soll Load Mapping von Werkstückträgern eine deutlich bessere OEE beispielsweise von Bestückungs- und Montageprozessen bieten, weil nicht mehr jeder Steckplatz einzeln abgefragt werden muss. Erprobt hat der Hersteller die Technologie in einer eigenen Roboterzelle für die Lichtschrankenmontage in Freiburg-Hochdorf.

Sichere Teilebereitstellung

In der hochvernetzten ‚4.0 Now Factory‘ werden in zwölf automatisierten Produktionstechnologie-Modulen (PTM) unterschiedliche Produkte in individuellen Losgrößen gefertigt. Eine Herausforderung für die fertigungsnahe Teilebereitstellung. Im PTM zur Bestückung von Sensorgehäusen mit Elektronikkarten, über die später die Sensoren bedient werden, erfolgt die Bevorratung der Bauteile in einem Trayspeicher. Trifft ein Produktionsauftrag über das Netzwerk ein, wird das erforderliche Tray aus dem Speicher in die Roboterzelle transportiert. Aufgrund vorangegangener Aufträge, für die ein und dasselbe Tray unter Umständen mehrfach ein- und ausgelagert wird, kann dieses unterschiedliche Füllungsgrade, Restmengen und Beladungsmuster aufweisen. Damit der Roboter schnell und sicher zugreifen kann, muss er eine Information erhalten, an welcher Stelle im Tray eine E-Karte zur Entnahme vorhanden ist. Diese Information wird heute typischerweise entweder durch eine sukzessive Einzelabfrage der Steckplätze im Tray mit Hilfe eines Sensors am Robotergreifer generiert – inklusive der entsprechender Prozesszeit. Oder die Information erkennt ein Bildverarbeitungssystem, das in der Anschaffung, Integration und Auswertung relativ teuer und komplex ist. Für den Load-Mapping-Ansatz benötigen Anwender hingegen nur den smarten Standardsensor und einen IO-Link-Master.

Belegung als Bitmaske

Die Lichtschranken – in dieser Anwendung Geräte der Produktfamilie WTB4S-3 – mit integriertem Load Mapping sind über der Einlaufstrecke der Trays in den Arbeitsbereich des Roboters montiert. Jeder Sensor tastet beim Einfahren eine Steckplatzreihe komplett ab und detektiert dabei nacheinander die einzelnen Elektronikkarten. Das dabei entstandene Detektionsmuster übersetzt die ‚Smart Task‘ im Sensor dynamisch in eine Bitmaske, welche die Bestückungssituation dieser Steckplatzreihe widerspiegelt- 0 für einen leeren Steckplatz und 1 für einen belegten, zugriffsgeeigneten Steckplatz. Der Vorgang findet gleichzeitig in allen installierten Load-Mapping-Sensoren statt – die intelligente Edge-Computing-Umsetzung ergibt so ein Bild der Gesamtbelegung des Trays. Die Steuerung des Roboters erhält so von den Lichtschranken die Informationen, an welchen Stellen E-Karten vorhanden sind und setzt diese in Greifkoordinaten um. Dabei geht keine Zeit verloren, da die Bestückung simultan mit der Einfahrt des Trays in die Roboterzelle geprüft wird – und nach Auftragsende auch der Ausfahrt zurück in den Trayspeicher.

Bild: Sick AG

Bild: Sick AG

Sensordaten gebündelt

Die Load-Mapping-Funktionalität soll für alle Produktfamilien smarter Sensoren mit IO-Link des Herstellers zur Verfügung stehen. Dadurch können auch größer dimensionierte Trays und Ladungsträger ausgewertet oder Sensoren mit höheren Arbeitsabständen montiert werden. Kommen mehrere Load-Mapping-Sensoren in einer Applikation zum Einsatz, können sie mit sogenannten Sensor Integration Machines (SIM) wie der SIM1004 (mit vier Anschlüssen) oder der SIM1012 (mit zwölf Anschlüssen) über ihre IO-Link-Schnittstelle zusammengefasst werden. Dadurch soll die Sensorintegration vereinfachen und gleichzeitig das Kommunikationsaufkommen reduzieren – denn die Robotersteuerung kommuniziert dann nicht mit jedem Sensor einzeln, sondern fragt beispielsweise die erste bestückte und greiffähige Position im Tray in der SIM ab.

Viele Anwendungen möglich

Die Bestückungskontrolle von Trays ist eine der ersten Applikationen der Load-Mapping-Funktionalität. Weitere testet der Herster aktuell auf ihre Machbarkeit, in Pilotprojekten und ihrer Umsetzung. Zu den Einsatzgebieten zählen die Überwachung des Bohrer- und Werkzeugwechsels in Werkzeugmaschinen, Füge- und Montageprozesse, Abfüll- und Verpackungsapplikationen sowie die Lokalisierung von Fehlern. n Produktmanager Photoelectric Sensors & Fibers in der Division Presence Detection der Sick AG.


Das Interview zum Beitrag können Sie hier lesen.


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