Automatisiertes End-of-Line-Prüfsystem für Hörgeräte-Lautsprecher mit Beckhoff TwinCAT 3
Herausforderung
Ein Hersteller von Komponenten für Hörgeräte benötigte ein hochautomatisiertes End-of-Line-Prüfsystem zur Qualitätskontrolle von Miniaturlautsprechern mit Abmessungen von lediglich3 × 2 mm.
Aufgrund der äußerst kleinen Bauteile waren höchste Positioniergenauigkeit sowie eine präzise Synchronisation sämtlicher Automatisierungskomponenten erforderlich.
Die Anlage integrierte zwei Mitsubishi-SCARA-Roboter, ein automatisches Tray-Zuführsystem, Beckhoff-Servoantriebe, ein Cognex-Bildverarbeitungssystem sowie elektroakustische Prüfgeräte.
Zusätzlich musste das System mit einem Manufacturing Execution System (MES) kommunizieren und alle Produkte automatisch klassifizieren – bei einer Zykluszeit von rund2 Sekunden pro Bauteil.
Lösung
Ich entwickelte die komplette Steuerungssoftware auf Basis vonBeckhoff TwinCAT 3, welche sämtliche Prozesse der Prüfanlage koordinierte.
Die PLC-Steuerung synchronisierte die beiden SCARA-Roboter, steuerte sämtliche Servoachsen, koordinierte den Materialfluss und integrierte sowohl das Cognex-Bildverarbeitungssystem als auch die elektroakustischen Prüfgeräte.
Nach der automatischen Entnahme aus den Trays wurden die Bauteile mithilfe der Bildverarbeitung präzise positioniert und anschließend den Prüfstationen zugeführt.
Nach Abschluss der Messungen analysierte TwinCAT sämtliche Prüfergebnisse, klassifizierte jedes Produkt automatisch alsOKoder einer von10 NOK-Kategorienund übermittelte alle relevanten Produktionsdaten überOPC UAan das MES.
Die gesamte Software wurde auf maximale Prozessstabilität, kurze Zykluszeiten und eine hohe Anlagenverfügbarkeit ausgelegt.
Systemarchitektur
conveyor_belt
Steuerung
Beckhoff CX5140
Beckhoff TwinCAT 3
TwinSAFE
precision_manufacturing
Robotik
2 × Mitsubishi SCARA
Motion Control
Beckhoff Servo Drives
EtherCAT Motion
camera
Bildverarbeitung
Cognex Vision
Bauteillokalisierung
Positionskorrektur
checklist
Prüfsystem
Elektroakustische Messsysteme
Automatische End-of-Line-Prüfstationen
Kommunikation
EtherCAT
OPC UA
TCP/IP
Verantwortlichkeiten
Als Lead TwinCAT Software Engineer war ich verantwortlich für:
Entwicklung der PLC-Softwarearchitektur,
Programmierung mit Beckhoff TwinCAT 3,
Synchronisation der beiden Mitsubishi-SCARA-Roboter,
Bewegungssteuerung der Servoachsen,
Integration des Cognex-Vision-Systems,
Integration der elektroakustischen Prüftechnik,
Implementierung der OPC-UA-Kommunikation zum MES,
Entwicklung der Qualitätsklassifizierung,
Alarm- und Diagnosesystem,
TwinSAFE-Integration,
Inbetriebnahme sowie Optimierung der Anlagenleistung.
Technische Highlights
Eine der größten Herausforderungen bestand darin, zwei Mitsubishi-SCARA-Roboter innerhalb desselben Arbeitsbereichs kollisionsfrei zu koordinieren.
TwinCAT verwaltete die gemeinsamen Arbeitsbereiche dynamisch, optimierte die Bewegungsabläufe und minimierte Wartezeiten zwischen den einzelnen Prozessschritten.
Das Cognex-Vision-System lokalisierte die Bauteile vor der Entnahme und stellte Positionsdaten für die Roboter bereit.
Dadurch konnte TwinCAT automatische Positionskorrekturen durchführen und die Prozesssicherheit deutlich erhöhen.
TwinCAT koordinierte den gesamten Ablauf der elektroakustischen Prüfungen und kommunizierte mit den Messgeräten über TCP/IP.
Die Messergebnisse wurden automatisch ausgewertet und unmittelbar in den weiteren Produktionsablauf übernommen.
ÜberOPC UAtauschte die Anlage Produktionsdaten mit dem Manufacturing Execution System aus.
Neben den Prüfergebnissen wurden auch Qualitätsklassifizierung, Prozessstatus und Produktinformationen automatisch übertragen.
Nach Abschluss der Prüfung ordnete TwinCAT jedes Bauteil automatisch einerOK-Kategorieoder einer von10 NOK-Kategorienzu.
Diese detaillierte Fehlerklassifizierung erleichterte die Ursachenanalyse und unterstützte die kontinuierliche Optimierung der Produktionsqualität.
Ergebnisse
Die entwickelte Software ermöglichte:
Vollautomatische End-of-Line-Prüfung,
Integration von Robotik, Bildverarbeitung und Prüftechnik,
Skalierbare TwinCAT-Softwarearchitektur für zukünftige Erweiterungen.
Technologie
Beckhoff TwinCAT 3
Beckhoff CX5140
EtherCAT
Mitsubishi SCARA
Cognex Vision
OPC UA
TCP/IP
FAQ
Die Anlage integrierte zwei Mitsubishi-SCARA-Roboter, die gleichzeitig innerhalb desselben Arbeitsbereichs arbeiteten.
Über den Industriestandard OPC UA wurden Prüfergebnisse, Qualitätsdaten und Produktionsinformationen automatisch an das Manufacturing Execution System übertragen.
Das Bildverarbeitungssystem lokalisierte die Bauteile, korrigierte deren Position und erhöhte dadurch die Genauigkeit des gesamten Prüfprozesses.
Nach Abschluss der elektroakustischen Prüfung klassifizierte TwinCAT jedes Produkt automatisch als OK oder einer von zehn definierten NOK-Kategorien.
Interesse an einem ähnlichen Projekt?
Wenn Sie ein End-of-Line-Prüfsystem mit Beckhoff TwinCAT 3, Robotik, Bildverarbeitung oder MES-Anbindung entwickeln möchten, unterstütze ich Sie gerne bei der Konzeption, Softwareentwicklung und Inbetriebnahme einer leistungsfähigen und skalierbaren Automatisierungslösung.