Auslesen eines sicherheitsrelevanten Prüfzeichens mittels digitaler Bildverarbeitung und Einbindung in die Fertigung

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Danksagung

Herrn Orrico möchte ich dafür danken, dass er mir die Möglichkeit gab, mein Praktikum bei Robert Bosch Sebnitz GmbH zu absolvieren.

Weiterhin gilt mein besonderer Dank den Planern der Abteilung FVA2 Herrn Storm, Herrn Mutze und Herrn Skrabalek für die gute Betreuung, sowie die zahlreichen wertvollen Hinweise und Ratschläge während meines Praktikums.

Außerdem bin ich ebenfalls dem gesamten Fertigungspersonal zu Dank verpflichtet, welche mir immer mit hilfreichen Ratschlägen und Hinweisen zur Seite standen.

Bad Schandau, im Februar 2003 Matthias Pelzer

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Inhaltsverzeichnis

1  Vorwort  5

2  Einleitung  6

3  Kontrolle des Prüfzeichens „2 “  7

3.1  Bisherige Prüfung / 4 Augen - Prinzip  7

3.2  Risiken der Prüfmethode  9

3.3  Praktische Notwendigkeit der Einführung eines neuen Prüfsystems  10

3.4  Kontrolle mittels digitaler Bildverarbeitung  11

3.5  Lohnrationalisierung bei der Prüfung mittels digitaler Bildverarbeitung  13

3.6  Zusammenfassende Darstellung der zwei Prüfmethoden  13

4  Digitale Bildverarbeitung und Bildverarbeitungssysteme  14

4.1  Möglichkeiten und Grenzen  14

4.2  Typen von Sichtprüfanlagen  15

4.2.1  Einteilung nach dem Prüfziel  15

4.3  Aufbau von Bildverarbeitungssystemen  15

4.3.1  Hardwareaufbau  15

4.3.1.1  Sensoren  16

4.3.1.2  Rechner  16

4.3.1.3  Kommunikationseinheit  16

4.3.2  Signalfluss in der Prozessumgebung  17

4.3.3  Signalfluss innerhalb des Bildverarbeitungssystems  17

5  Bildverarbeitungssystem NeuroCheck  18

5.1  Was ist NeuroCheck?  18

5.2  Vorgehensmodell zur Realisierung der Prüfaufgabe mit Neurocheck  18

5.3  Versuche mit NeuroCheck  20

5.3.1  Kontrolle des Prüfzeichens mit geometrischen Vergleichsgrößen  20

5.3.1.1  Aufbau des Prüfprogramms  20

5.3.1.2  Aufgetretene Probleme  21

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5.3.2 Kontrolle des Prüfzeichens mittels Template Matching 22

6 Einbindung der Prüfung in die Fertigung 26

6.1 Aufbau der Sichtprüfanlage 26 6.1.1 Sensoren 26 6.1.2 Rechner 26 6.1.3 Kommunikationseinheit 26 6.1.4 Sonderzubehör 27 6.2 Schematischer Signalfluss in der Prozessumgebung 29 6.3 Probleme und Lösungen der Signalübertragung 31

7 Zusammenfassung und Ableitung weiterer Aufgaben 33

8 Anlagen 34

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1 Vorwort

Mit Hilfe dieses praktischen Studiensemesters soll es gelingen erste Eindrücke zu gewinnen, wie Ingenieure ihr Fachwissen in vorgegebenen Praxissituationen einsetzen, um in Unternehmen vielseitige Aufgaben zu lösen. Das praktische Studiensemesters dient auch dem Ziel, dem Studenten betriebliche Zusammenhänge zu vermitteln, wie Arbeitsabläufe, Materialfluss, Maschineneinsatz und Anleitung im Arbeitsprozess, sowie dem Kennenlernen von Aufgaben in der Projektierung.

In diesem Praktikum besteht die Möglichkeit erste Einblicke in die Fertigungsvorbereitung, Fertigungsausführung und Fertigungsbetreuung zu nehmen. Robert Bosch Elektrowerkzeuge GmbH in Sebnitz (Abb. 1) wurde am 01. Oktober 1990 gegründet. Heute liefert der sächsische Standort an einem Arbeitstag etwa 10000 Geräte für Handwerker und Heimwerker an Händler in aller Welt. Montiert werden unter anderem leichte Bohrhämmer, Winkelschleifer, Kreissägen und Leisehäcksler. Mitte 1997 lief das zehnmillionste Bosch-Elektrowerkzeug „Made in Sebnitz“ vom Band. Beschäftigt werden derzeit rund 400 Mitarbeiter, davon sind mehr als ein Drittel Frauen. Jährlich beginnen 10 junge Leute in der eigenen Lehrwerkstatt ihre Ausbildung zum Industriemechaniker, Fachrichtung Geräte- und Feinwerktechnik.

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2 Einleitung

In diesem Praktikum bestand die Möglichkeit an einem Projekt zum Auslesen eines sicherheitsrelevanten Prüfzeichen zu arbeiten. Dieses Prüfzeichen wird nach erfolgreicher Kontrolle aller notwendigen physikalischen Grenzwerte (Leerlaufstrom, Anlaufstrom u. a.) auf den Spannhals der Maschine mittels eines Stempels eingeprägt (Abb. 2).

Abb. 2: Spannhals mit Prüfzeichen „2“

Diese Prägung zeigt dem Kunden nicht nur, dass er sicher mit der Maschine arbeiten kann, sondern auch, dass alle Qualitätsmerkmale (z. B. Störspannung bei 350 kHz) eingehalten werden.

Sollte das Prüfzeichen fehlen und die Maschine kommt in den Handel ist das ein sogenannter K-Fehler (kritischer Fehler) und führt zu einer weltweiten Rückholaktion. Um so eine Situation zu verhindern, muss die Kontrolle sicher und zuverlässig funktionieren. Das Ziel bestand daher darin, die Zuverlässigkeit der Kontrolle des Prüfzeichens zu erhöhen. Dies sollte mit einem digitalen Bildverarbeitungssystem geschehen. Meine Aufgabe war, mich mit digitaler Bildverarbeitung vertraut zu machen, ein funktionierendes Prüfprogramm zu schreiben und das System in die Prüfanlage zu integrieren.

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3 Kontrolle des Prüfzeichens „2“

3.1 Bisherige Prüfung / 4-Augen-Prinzip

Ablauf der Prüfmethode: (Abb. 3)

Nachdem die Maschine alle Kontrollen der Teamtec - Prüfanlage absolviert hat, wird bei Erfolg das Prüfzeichen „2“ mit einem Stempel auf den Spannhals eingeprägt. Diesen Werkzeugträgern wird eine „in Ordnung“ - Kodierung zugeteilt, die an allen Kreuzungen abgefragt wird. Diese Werkzeugträger werden auf die 3 Abnehmerplätze entsprechend der Kodierung verteilt. Der Abnehmer kontrolliert das Prüfzeichen, überprüft das Gehäuse auf Kratzer, legt die Maschine auf den Rundpuffer und gibt sie damit zum Verpacken frei. Der Mitarbeiter in der Verpackung überprüft auch noch einmal das Vorhandensein des Prüfzeichens und verpackt die Maschine daraufhin.

Bei nichtbestandenen Prüfungen bekommt die Maschine das Prüfzeichen „2“ nicht eingeprägt und der Werkzeugträger erhält die „nicht in Ordnung“ - Kodierung. Dieser Werkzeugträger kommt sofort zum Reparaturplatz.

Das 4-Augen-Prinzip wurde für den kritischen Fall, dass zwar alle Prüfungen bestanden wurden, aber die Stempelanlage einen Fehler aufweist, eingeführt. Wenn das passiert, würde der Abnehmer den Fehler bemerken und den Werkzeugträger entsprechend kodiert an den Reparaturplatz weiterleiten.