Vollautomatische Pflasterstein-Inspektion

Genau vor dieser Ausgangssituation stand Kortmann, sodass schnell der Wunsch entstand, die Qualitätskontrolle der Betonsteine zu automatisieren. Ziel war es, sowohl die geometrische Form als auch die Farbgebung der Produkte präzise und zuverlässig zu überprüfen. Damit einher ging die Notwendigkeit, ein System zu entwickeln, das im rauen Produktionsumfeld eines Betonwerks dauerhaft stabil arbeitet, ohne dass die Bediener über tiefgehendes technisches Wissen verfügen müssen.

Für die Umsetzung dieses Projekts arbeiteten drei Partner eng zusammen. ibea aus Hamburg entwickelte als verantwortlicher OEM die komplette Applikation inklusive Software und Systemintegration. AT Sensors aus Bad Oldesloe steuerte die 3D-Sensorik bei, die als Kernkomponente in die Lösung eingebunden wurde. Und Kortmann stellte als Endkunde nicht nur die Produktionsumgebung zur Verfügung, sondern begleitete die Entwicklung mit praxisnahen Anforderungen und Feedback aus dem laufenden Betrieb.

Allerdings gab es im Rahmen der Applikationsentwicklung zunächst einige Herausforderungen zu meistern. Mit einem Umfang von 4.000 zu prüfenden Brettern pro Tag, auf denen jeweils rund 30 Steine liegen, musste die Applikation in der Lage sein, jedes Produkt in Sekundenschnelle zu erfassen, zu analysieren und gegebenenfalls für den Ausschuss zu markieren. Zudem wurde ein Sensor gesucht, der nicht nur flexibel auf die raue Textur und die variierende Maserung der Steine reagiert, sondern der gleichzeitig auch ein großes Sichtfeld abdeckt und dennoch eine Auflösung im Submillimeterbereich liefert. AT Sensors schlug daher den Einsatz einer 3D-Triangulationskamera mit einer Auflösung von 4.096 Pixeln und einer Geschwindigkeit von bis zu 24 kHz vor.

Die präzise Triangulationskamera projiziert eine Laserlinie über den Stein, erfasst das Höhenprofil und erkennt selbst kleinste Geometrieabweichungen – und zwar von Maß, Form und Winkel bis zu Haar¬rissen. „Für die Applikation war eine individuelle Sensorlösung gefragt, die sich passgenau in das von ibea konstruierte System einbauen ließ. Und genau an dieser Stelle hat AT Sensors einen entscheidenden Vorteil gegenüber der Konkurrenz: Durch unsere auf die Kundenanforderungen maßgeschneiderten Lösungen gibt es keine unnötigen Komplikationen, was wiederum Kosten und Aufwand bei der Integration und Wartung spart“, erklärt Dr.-Ing. Athinodoros Klipfel, Vertriebsleiter von AT Sensors.

Ergänzend dazu sagt Michael Newger, Entwicklungsleiter von ibea: „Die Entscheidung für Sensoren von AT war für uns nicht zufällig. Wir haben bereits 2014 erstmals auf diese Technologie gesetzt, weil die angebotene Auflösung und Funktionalität am Markt konkurrenzlos war und in unseren Augen noch immer ist.“ Und weiter: „Darüber hinaus sind die Kameras optimal für komplexe Multisensor-Anwendungen ausgelegt, wie sie im Betonwerk erforderlich sind. Die Verfügbarkeit verschiedener Scheimpflug-Konfigurationen erlaubt außerdem eine flexible Anpassung an unterschiedliche Inspektionsgeometrien und Arbeitsabstände.

Ibea entwickelte für diese Applikation eine Software, die sowohl eine pixelgenaue Analyse als auch eine intuitive Bedienung ermöglicht. Erfasste Defekte werden in Echtzeit an die Inspektionssoftware übergeben, dort automatisch klassifiziert und markiert. Ein nachgeschalteter Roboter entnimmt die fehlerhaften Steine präzise aus der laufenden Produktion, ohne durch die Prüfung und Sortierung den Taktbetrieb zu beeinträchtigen.

Die Entwicklungsphase vom ersten Konzept bis zur Serienreife erstreckte sich über rund sechs Monate. In dieser Zeit entstand ein Prototyp, der im laufenden Betrieb umfassend erprobt wurde. Dabei lag der Fokus auf der Optimierung der Auswertungsalgorithmen, der Anpassung der Robotersteuerung sowie der präzisen Kalibrierung der Sensorparameter, bis das System die geforderte Prozesssicherheit erreichte.

Für Kortmann ergeben sich aus der Applikation gleich mehrere zentrale Vorteile. Die Anlage ermöglicht eine vollautomatische Inline-Qualitätskontrolle, die rund um die Uhr ohne Personalaufwand arbeitet und fehlerhafte Steine in Echtzeit aussortiert. Dadurch sank die Ausschussquote auf etwa ein Prozent. Gleichzeitig werden Produktionsunterbrechungen, Nacharbeit und Rückläufer deutlich reduziert, was Kosten spart und die Prozesssicherheit erhöht. Auch das Personal profitiert, da monotone Kontrollaufgaben entfallen. Darüber hinaus lässt sich die Produktqualität lückenlos dokumentieren und gezielt vermarkten – ein klarer Mehrwert im Vertrieb.

Das System ist modular erweiterbar und wird bei Kortmann kontinuierlich weiterentwickelt. In enger Zusammenarbeit zwischen Kortmann und ibea wurde es erfolgreich etabliert, während AT Sensors mit der passenden Sensortechnologie die Basis dafür lieferte. Mittlerweile gilt eben dieses Projekt auch als Referenz für ähnliche Anwendungen, etwa in der Ziegelproduktion.

Die Applikation verdeutlicht, wie leistungsstarke 3D-Sensorik von AT Sensors, kombiniert mit spezialisierter Software- und Systementwicklung durch ibea, ein Prüfverfahren ermöglicht, das manuell nicht umsetzbar wäre. Mit Sub-Millimeter-Genauigkeit, automatischem Sortieren ohne Taktverlust und einer deutlichen Ausschussreduktion verbindet die Lösung Präzision, Effizienz und Nachhaltigkeit. Damit ist die Applikation zur Prüfung von Betonsteinen ein wegweisendes Beispiel industrieller Innovation – und zwar für heute und morgen.