KI-gestützte Qualitätskontrolle in der Betonsteinproduktion – Praxiserfahrungen mit dem KBH QC Imager
Die Sicherstellung einer konstant hohen Produktqualität zählt zu den zentralen Herausforderungen in der Betonsteinproduktion. Schwankungen in Rohmaterialien, Änderungen der Betonmischung, Verschleiß an Werkzeugen oder veränderte Maschineneinstellung haben sichtbare und messbare Auswirkungen. Gleichzeitig steigen von der Marktseite die Anforderungen an Qualität. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, steigt auf der Produktionsseite der Druck zu zunehmender Automatisierung und Reproduzierbarkeit. Der nachhaltige Fachkräftemangel tut sein Übriges. Die Erkenntnisse in diesem Artikel beruhen auf den Erfahrungen, die KBH in seiner eigenen Betonsteinfertigung gesammelt hat, sowie aus Kundenprojekten.
Traditionell erfolgt die Qualitätskontrolle in vielen Betonsteinwerken noch immer überwiegend manuell durch Sichtprüfung oder maximal durch eine automatisierte Höhenkontrolle. Dieses Vorgehen ist jedoch naturgemäß subjektiv, personengebunden und dadurch eingeschränkt reproduzierbar. Vor diesem Hintergrund gewinnen kamerabasierte und KI-gestützte Systeme zunehmend an Bedeutung. Mit dem KBH QC Imager ist ein System verfügbar, das die visuelle und physische Qualitätskontrolle automatisiert, objektiviert und in bestehende Produktionslinien nachträglich integrierbar macht.
Die nachträgliche Integrierbarkeit ist maschinentyp-unabhängig und somit auch quer durch verschiedene Pressen-Typen standardisiert einsetzbar. Interface-Module zu jeglichen Steuerungstypen sind verfügbar oder kurz vor Fertigstellung. KBH selbst hat in seinen Werken sehr unterschiedliche Steuerungstypen im Einsatz und die Integration war denkbar einfach.
Ein zentrales Thema bei der automatisierten Qualitätskontrolle ist die Frage nach dem optimalen Einbauort innerhalb der Produktionslinie. Grundsätzlich kommen sowohl die Nass- als auch die Trockenseite in Betracht. Die Qualitätskontrolle auf der Nassseite bietet den Vorteil, dass Prozessabweichungen frühzeitig erkannt und Maschineneinstellungen unmittelbar angepasst werden können. Das Produkt ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausgehärtet und ein paar wenige Fehlerbilder sind möglicherweise nur eingeschränkt sichtbar. Es überwiegen aber bei weitem die Vorteile bei Einsatz auf der Nassseite, insbesondere zur Fehlervermeidung durch sofortige Maschinenanpassung.
Hochauflösende Industriekameras und KI-basierte Bildauswertung
Der KBH QC Imager kombiniert hochauflösende Industriekameras mit einer KI-basierten Bildauswertung und einer intuitiven Bedienoberfläche. Das System erkennt unter anderem Oberflächenfehler, Kantenbeschädigungen, Maß- und Höhenabweichungen sowie Unregelmäßigkeiten im Produktionsbild. Zusätzlich können auf Wunsch die vertikalen Seiten des Betonprodukts mit in die Messung integriert werden. Besonders vorteilhaft bei Kosten und Nutzen ist die Überwachung der beiden Seitenflanken einer Lage. Diese Überwachung genügt, um insbesondere zu nass produzierte Steine zu erkennen (die bekannten „Bäuche“).
In Verbindung mit einer Brettverwiegung kann die Dichte der Steinlage sehr präzise bestimmt werden. Über die Bedienoberfläche können Fehlerklassen definiert, Grenzwerte festgelegt und neue Produkte ausgesprochen schnell angelernt werden. Die Interaktion zwischen Bediener und System ist dabei intuitiv und sehr einfach gehalten, die Akzeptanz des Bedieners und des Bedienens wird dadurch gefördert.
Die begrenzte Einbaumöglichkeit bei KBH hat gezeigt, dass die sehr kompakte Bauweise es erlaubt, immer einen passenden Platz zu finden. Zusätzlich zeigen die Ergebnisse, dass die nahestmögliche Positionierung zum Fertiger die Reaktivität des ganzen Systems entscheidend erhöht. Bei KBH im Werk Lachen ist der QC-Imager tatsächlich zwischen den Füllwagenarmen installiert und mittels eines dafür anders konstruierten Gehäuses nebst fahrbaren Schlitten direkt am Vorsatzgerät angedockt. Öffnet sich das Vorsatzgerät fährt der QC-Imager mit. Die Nähe zur Verdichtungsposition der Presse erlaubt das unmittelbare Gegensteuern, falls es notwendig wird.
Ebenfalls konnte das System mit einer sehr gut geteachten Intelligenz, die standardmäßig enthalten ist, das KBH Stein Produktions-Team überzeugen. Das Teachen bestimmter Merkmale geht ebenfalls schnell, wenn besondere Merkmale zusätzlich geteacht werden sollen.
Durchweg positive Erfahrungen mit dem QC Imager
Ein wesentlicher Bestandteil moderner Qualitätskontrollkonzepte ist die automatisierte Entfernung oder der Austausch fehlerhafter Produkte. Der QC Imager lässt sich hierfür mit unterschiedlichen Automatisierungsstufen kombinieren. Diese reichen von einer rein unterstützenden Erkennung mit manueller Entscheidung bis hin zur vollautomatischen Aussortierung auf der Trockenseite in der Regel mittels KBH Robotik. Dadurch können Hersteller den Automatisierungsgrad und Autonomisierungsgrad schrittweise erhöhen und Investitionen an die jeweiligen betrieblichen Anforderungen anpassen. Auch hierfür hat KBH Maschinenbau verschiedene Lösungsansätze entwickelt, um den jeweiligen Bedürfnissen gerecht zu werden.
Neben einer Verbesserung der Qualität der Steine eröffnet der QC Imager auch neue Perspektiven im Umgang mit Prozess- und Qualitätsdaten. Die erfassten Bilder und Informationen können gespeichert, ausgewertet und langfristig zur Prozessoptimierung genutzt werden.
Zusammenfassend sind die Erfahrungen, die KBH in der eigenen Betonsteinfertigung mit dem QC Imager gemacht hat, durchweg positiv. Der messbare Beitrag zur Effizienzsteigerung und Qualitätssicherung ist erheblich. Entscheidend dabei im Schritt 1 war nicht die maximale Automatisierung, sondern die sinnvolle Integration in bestehende Produktionskonzepte und die direkte Qualitätsrückmeldung am Fertiger. Der KBH QC Imager versteht sich dabei als Werkzeug zur Unterstützung des Menschen und zur nachhaltigen Verbesserung industrieller Prozesse.
