Lageüberwachung im Schmiedeprozeß durch optische ...

Das Einlegen des Vormaterials in
die Schmiedewerkzeuge ist bei
manuellen Prozessen nicht
zwangsreproduzierbar, so daß hier eine
Zentrale Ursache für Ausschuß und
Nacharbeit sowie Stillstand der kapitalintensiven
Anlagen gegeben ist. Dem
Problem wurde bisher durch angemessenes
Materialaufmaß sowie Einlegehilfen
an den Werkzeugen begegnet.
Im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts
wurden die technischen und
wirtschaftlichen Möglichkeiten optischer
Bilderkennungsverfahren für die
Lageüberwachung im Schmiedeprozeß
untersucht. Ausgangspunkt war eine
Machbarkeitsstudie, bei der, aufbauend
auf einem optischen Lageüberwachungskonzept,
die technische und
wirtschaftliche Realisierbarkeit untersucht
wurde (Bericht hierzu siehe
SCHMIEDE-JOURNAL September
1996).
Das Lageüberwachungskonzept baut
auf der Überwachung eines „zulässigen
Hüllkörpers“ auf, den das manuell zugeführte
Vormaterial nicht verlassen
darf bzw. welches zu einer Störmeldung
führt, wenn das Vormaterial den
„Hüllkörper“ doch verläßt (Bild oben).
Zwischenzeitlich wurde das Lageüberwachungskonzept
realisiert auf Basis
von marktgängigen Standardkomponenten,
ergänzt um einige schmiedeprozeßspezifische
Erweiterungen und
Auswertungsalgorithmen.
Der Produktionseinsatz in unterschiedlichen
Schmiedebetrieben mit unterschiedlichen
Schmiedeprodukten hat
deutlich gemacht, daß sich das Lageüberwachungskonzept
für die Aufgabenstellung
bewährt.
Folgende Hauptkriterien werden von
dem Lageüberwachungssystem erfüllt:
FACHBEITRÄGE
Lageüberwachung im
Schmiedeprozeß durch optische
Bilderkennungsverfahren
Dr.-Ing. Rainer Herbertz und Dipl.-Ing. Harald Hermanns, Iserlohn
Dem reproduzierbaren Einlegen des Vormaterials in die Schmiedewerkzeuge
kommt im Hinblick auf generelle Bemühungen zur Erhöhung der Prozeßstabi -
lität beim Gesenkschmieden eine wesentliche Bedeutung zu. Der Einsatz opti -
scher Bilderkennungsverfahren hat sich unter Berücksichtigung technischer,
qualitativer und wirtschaftlicher Kriterien bewährt.
Lagefehler des Ausgangs- bzw. Zwischenprodukts (Verlassen des Hüllkörpers)
Antwortzeit
Das Lageüberwachungssystem kann
die Position des Artikels erkennen, beurteilen
und ein „i.O.“- bzw. „Nichti.O.“-Signal
in einer Antwortzeit von
ca. 0,4 sec ausgeben.
Genauigkeit
Die Messung der Lageposition erfolgt
mit einer Genauigkeit von < 0,5 Pixel.
Der Zusammenhang Pixel/mm ist abhängig
von der Größe des zu kontrollierenden
Objekts. Bei typischen Schmiedeprodukten
beträgt die erreichbare
Genauigkeit in Abhängigkeit des
Meßaufbaus ca. 0,1-0,5 mm.
Temperatureinfluß
Die Farb- und Lichtintensitätsänderung
von abkühlenden Bauteilen hat im Be-
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reich der Toleranzen der Schmiedetemperatur
auf die Meßergebnisse der Lageerkennung
keinen signifikanten Einfluß.
Einlernen und Kalibrieren
Für das Einlernen und Kalibrieren stehen
in Abhängigkeit der unterschiedlichen
Aufgabenstellungen Varianten zur
Verfügung, die auf Basis von Referenzelementen,
statistischen Methoden
oder definierten Gut-/Schlecht-Lagepositionen
arbeiten.
Stabilität des Systems
Das Lageüberwachungssystem arbeitet
auch bei schwierigen Umfeldbedingungen
störungsfrei.
Der prinzipielle Aufbau des Lageüberwachungssystems
ist im Bild Seite 28

SCHMIEDE-JOURNALMÄRZ 1998
FACHBEITRÄGE
dargestellt. Je nach Komplexität der
Aufgabenstellung müssen zwischen 1
bis 3 Kameras eingesetzt werden, um
den „Hüllkörper“ aufgabenspezifisch
zu überwachen.
Das Gesamtsystem ist zwischenzeitlich
für den Produktionsbetrieb einsatzreif.
Abhängig von der Aufgabenstellung
und der Sensibilität des Produkts bzgl.
der fehlerhaften Einlageposition lassen
sich Amortisationszeiten von 6-12 Monaten
erreichen.
Prinzipieller Aufbau des Lageüber -
wachungssystems Bilder: LFM
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Alternativ zur Investition und zum
Dauereinsatz bietet sich für einzelne
Problemfälle auch eine zeitlich begrenzte
Installation eines Lageüberwachungssystems
an.
Firmen, die sich für eine Investition
und/oder eine zeitlich begrenzte Installation
des beschriebenen Lageüberwachungssystems
interessieren, erhalten
weitere Informationen über Kennziffer002.
Dieses AVIF-Vorhaben Nr.A 103 wird gefördert von der Stiftung
Stahlanwendungsforschung im Stifterverband für die Deutsche
Wissenschaft e. V. über den Wirtschaftsverband Stahlumformung
e. V. (WSU)
Die Langfassung des Abschlußberichts kann über die FSV, Goldene
Pforte 1, D-58093 Hagen, angefordert werden.