Durch den Einsatz der modernen Industrie-PCs mit leistungsfähigen Prozessoren ist PC-based Control äußerst schnell und ermöglicht die direkte Integration von Technologien wie Vision, Robotik oder KI. Auf diese Vorteile setzt auch der japanische Maschinenbauer. Was das konkret bedeutet, veranschaulicht ein Technologiedemonstrator, den er zusammen mit dem Tochterunternehmen Negri Bossi im Oktober auf der Branchenmesse K in Düsseldorf vorstellt. Die vollumfängliche Spritzgießlösung mit integrierter Qualitätskontrolle vereint gleich mehrere Produkte bzw. Technologien von Beckhoff. Das Rückgrat der Anlage für das Handling der gefertigten Bauteile bildet das Planarmotorantriebssystem XPlanar. Durch den schwebenden 2D-Produkttransport ergeben sich neue Möglichkeiten im Maschinen- und Anlagenbau. Einzelne Güter lassen sich über beliebig angeordnete Planarkacheln an beliebige Orte transportieren – innerhalb einer Maschine oder zwischen mehreren Bearbeitungsstationen.
Weil sich die OPC UA für Nissei Plastic zum wichtigsten Rahmen für die Standardisierung entwickelt, setzt das Unternehmen künftig auf ein flexibles und offenes Steuerungssystem, das auf Beckhoff Industrie-PCs mit der Software Twincat sowie Ethercat-Kommunikation basiert. So erfordert die Produktion von Spritzgießteilen mit möglichst hoher Wiederholgenauigkeit und Qualität ein absolut deterministisches System mit Zykluszeiten von 125s oder weniger. Die geforderte Performance lässt sich mit PC-basierter Technik von Beckhoff und der Automatisierungssoftware Twincat zur Echtzeitsteuerung sicherstellen. Hinzu kommt, dass Ethercat seit vielen Jahren ein De-facto-Standard für offene Kommunikation in Japan ist.
KI-basierte Qualitätsanalyse
Die dadurch mögliche taktzeitoptimierte Verknüpfung einzelner Produktionsschritte nutzt Nissei Plastic beim Messe-Demonstrator. So werden die gespritzten Bauteile von einem Roboter auf die individuell verfahrbaren XPlanar-Mover platziert. Im Anschluss verfahren sie unter eine Kamera, die jedes Werkstück erfasst und eine KI-basierte Qualitätsanalyse durchführt. Das KI-Analyseergebnis sowie die Visualisierung des Entscheidungsprozesses, d.h. die Erklärung einer KI-Entscheidung, werden in Twincat 3 HMI aufbereitet. Zusätzlich nimmt das Planarmotorantriebssystem während des Transports eine Gewichtsmessung vor. Je nachdem, ob es sich um ein Gutteil oder ein Schlechtteil handelt, wird das Werkstück anschließend zum Auflasern des QR-Codes gebracht oder aussortiert. Ein weiterer Aspekt für Nissei Plastic ist, dass XPlanar eine einfache Integration weiterer Prozesse innerhalb der Qualitätskontrolle ermöglicht.
Einfach zum KI-Modell
Für die Bildverarbeitung greift der Maschinenbauer auf Twincat Vision zu, das bereits seit 2017 nahtlos in Twincat integriert ist. 2022 kam von Beckhoff ein umfassendes Hardware-Spektrum für industrielle Vision-Lösungen hinzu. Maschinenbauern und Endanwendern steht damit ein durchgängiges Bildverarbeitungssystem zur Verfügung, das von der Software bis zur Beleuchtung alle erforderlichen Bereiche abdeckt, und das sich ohne Systembruch und mittels Ethercat optimal synchronisiert direkt in die Steuerungstechnik einbinden lässt. Die ursprünglich strikte, aber nicht mehr zeitgemäße Trennung zwischen Vision und Automatisierungstechnik wird dadurch aufgehoben.
Der Maschinenbauer setzt bei der Bildverarbeitung zudem den Twincat Machine Learning Creator ein, der eine automatisierte Erstellung von KI-Modellen ermöglicht. Auf diese Weise lässt sich der gesamte Prozess von der Datenaufnahme bis zum trainierten Modell realisieren, ohne dass Anwender selbst über KI-Expertenwissen verfügen müssen. Das KI-Modell wird automatisch hinsichtlich Latenz und Genauigkeit an die Echtzeitanforderungen im Steuerungsumfeld angepasst. So haben in diesem Anwendungsfall einige wenige Gut- und Schlechtteile ausgereicht, um das applikationsspezifische KI-Modell erfolgreich zu trainieren. „Gemeinsam mit Beckhoff ist ein automatisiertes und stabiles Auswertesystem entstanden, das unabhängig von den Mitarbeitenden in der Produktion arbeitet und durch KI-gestützte Qualitätskontrollen den gesamten Prozess auf ein neues Niveau hebt“, fasst Isamu Komamura, Director bei Nissei Plastic, die Vorteile für Endkunden zusammen.
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