Qualitätssicherung in der Kühlschrankindustrie
Präzise Dichtheitsprüfung an Kühlschränken mit 3D-Bildverarbeitungsystemen
In der EU muss jeder Kühlschrank am Ende des Fertigungsprozesses eine Dichtheitsprüfung bestehen – dazu sind die Hersteller gesetzlich verpflichtet. Um die Dichtheitsprüfungen effizient in ihre Produktion zu integrieren, suchen immer mehr Kühlschrankbauer eine automatisierte Lösung. INFICON hat gemeinsam mit seinem Partner ein innovatives System hierzu entwickelt, das in der Lage ist, schnell und prozesssicher die exakten Positionen der Lötstellen an der Kühlschrankrückseite zu prüfen.Mit einem speziell entwickeltem LED-Streifenlicht und den vier hochauflösenden Kameras erzeugt das System eine 3D-Punktewolke des Arbeitsbereichs und lokalisiert darin die relevanten Lötstellen.
Ziel ist es, sowohl die Produktivität als auch die Qualität zu verbessern
Die Anforderungen an die Dichtheitsprüfung von Kühlschränken sind sehr hoch, denn es gilt zu verhindern, dass das Kältemittel in die Umgebung entweicht. Außerdem führt der Kältemittelverlust zu einer schlechteren Kühlleistung sowie zu einem erhöhten Energiebedarf. Die Schwachstellen an den Kühlmittelleitungen sind die Lötstellen an der Kühlschrankrückseite, dort, wo die frei zugänglichen Leitungen des Kältemittelkreislaufs verlaufen. Ziel ist es, sowohl die Produktivität als auch die Qualität zu verbessern.
Die Lötstelle muss genau angefahren werden
Diese Lötstellen sind aufgrund der baulichen Gegebenheiten für den Roboterarm nur schwer zugänglich. Wegen der hohen Fertigungstoleranzen von +/-1cm in alle Richtungen bei der Montage der Kühlmittelleitungen variiert die Lage der Lötstellen von Gerät zu Gerät, was die Lokalisierung mit einem herkömmlichen CAD-Daten-basierten 3D-Bildverarbeitungssystem unmöglich macht. Die größte Herausforderung – neben der geforderten Präzision – besteht darin, dass die einzelnen Komponenten der Kühlmittelleitung, die lokalisiert werden müssen, für das Verlöten manuell gebogen werden und nie identisch geformt sind. Die Lokalisierung funktioniert somit dynamisch in Echtzeit und nicht auf Basis von CAD-Daten.
Es ist daher notwendig, dass der Roboterarm die Lötstelle so genau wie möglich trifft, um sie mit der Schnüffelspitze zu umschließen.
Die Lösung von INFICON
Die 3D-Roboter-Dichtheitsprüfsystem-Lösung von INFICON lokalisiert sehr kleine Lecks mit Millimetergenauigkeit. Das System umfasst ein Lecksuchgerät, das mit einer speziell für die Automatisierung entwickelten Schnüffelspitze ausgestattet ist, und ein 3D-Bildverarbeitungssystem.
Es ist notwendig, dass der Roboterarm die Lötstelle so genau wie möglich trifft, um sie mit der Schnüffelspitze zu umschließen. Hier kommt das innovative 3D-Bildverarbeitungssystem ins Spiel.
Es ermittelt die exakte Position der Lötstelle, indem es die einzelnen Punkte auf der Oberfläche der Kühlmittelleitungen innerhalb der erzeugten 3D-Punktewolke in Echtzeit visuell erfasst. Das 3D-System speichert die einzelnen Koordinaten und führt den Roboterarm mit der Schnüffelspitze nacheinander an die einzelnen Prüfstellen”, erklärt Volker Trieb. “Die speziell für diese Anwendung entwickelte Software arbeitet zudem mit einer kollisionsüberwachten Roboterführung, die verhindert, dass es zu Kollisionen mit der Schnüffelspitze kommt”.
In der Regel müssen an der Kühlschrankrückseite sechs bis zwölf Lötstellen lokalisiert und geprüft werden. Das System übernimmt dafür zusätzlich die optimierte Bahnplanung inklusive Kollisionsüberwachung des Roboters, damit die Dichtheitsprüfung innerhalb der geforderten Taktzeit durchgeführt werden kann.
Die Roboterzelle inklusive 3D-System ist sehr kompakt und benötigt ebenso viel Platz wie ein menschlicher Prüfer. Nicht zu vergessen: Das Bilderkennungssystem arbeitet umgebungslichtunabhängig, kommt also sowohl mit Dunkelheit und Tageslicht als auch mit künstlicher Beleuchtung zurecht.
“Der smarte Helfer lässt sich von einem geschulten Mitarbeiter einfach und innerhalb kürzester Zeit auf neue Kühlschrankmodelle umstellen. Externe Techniker sind dafür nicht notwendig”, fügt Volker Trieb hinzu.
Das 3D-Roboter-Dichtheitsprüfsystem von INFICON gewährleistet die Unversehrtheit der Dichtungen an der Kühlschrankrückseite durch genaue und zuverlässige Dichtheitsprüfung, verbessert die Qualität und unterstützt das Engagement der Industrie für den Umweltschutz.