Projektbeschreibung
Zwei Produkte, drei Arten von Blechkomponenten
Foorir ist auf intelligente Lösungen für Personenzählung und Belegungsmanagement spezialisiert. Für dieses Projekt kamen zwei Produkte zum Einsatz: der FP221 TOF People Counter und der FH101 Occupancy Counter Host.
Der FP221 nutzt 3D-Time-of-Flight-Technologie zur Erkennung und Zählung von Fußgängerverkehr, während der FH101 mit Personenzählgeräten zusammenarbeitet, um Belegungsdaten zu verwalten, Echtzeit-Verkehrsinformationen anzuzeigen und Kapazitätswarnungen auszulösen.
Als das Projekt uns erreichte, waren die Elektronik und die Kernproduktarchitektur bereits definiert. Die verbleibende Herausforderung war mechanischer Natur: Wie verwandelt man die Leiterplatten, Sensoren, Steckverbinder und internen Komponenten in fertige Produkte, die sicher an der Decke montiert oder in einem Rack installiert werden können und gleichzeitig langlebig genug für den täglichen kommerziellen Einsatz sind?
Das bedeutete die Entwicklung und Verfeinerung mehrerer wichtiger Blechteile: der FP221 Montagehalterung und Schutzabdeckung sowie des FH101 Metallgehäuses.
Das Projekt dauerte etwa drei Monate, umfasste zwei Prototyping-Runden und durchlief vier Zeichnungsrevisionen.
Hier ist, wie sich das Projekt entwickelte.
Es begann mit einer Deckenhalterung
Der FP221 TOF People Counter ist für die deckenmontierte Personenzählung konzipiert. Mittels 3D Time-of-Flight-Technologie erzeugt er Tiefeninformationen, um Personen zu erfassen, die vorgegebene Zähllinien und -bereiche passieren.
Das Gerät selbst ist kompakt, aber seine Installationsgeometrie ist entscheidend. Gemäß der Produktspezifikation von Foorir kann der FP221 in Höhen zwischen 2,0 und 3,4 Metern installiert werden. Auf dieser Distanz kann selbst eine sehr kleine Winkelabweichung der Montagehalterung den Erfassungsbereich auf Bodenebene erheblich verschieben.
Als der erste Prototyp installiert wurde, montierte das Engineering-Team die Halterung an der Decke, befestigte den FP221, schaltete ihn ein und begann mit dem Test.
Die Zählung war falsch.
Nach wiederholter Fehlersuche entdeckte das Team, dass das Gerät leicht zur Seite geneigt war.
Die Abweichung war mit bloßem Auge kaum zu erkennen. Doch bei einer Installationshöhe von 3,4 Metern verschob dieser kleine Winkelfehler die Erfassungslinie des Sensors auf Bodenebene um etwa 60 mm – genug, um sich mit dem angrenzenden Durchgang zu überschneiden.
Die Ursache ließ sich schließlich auf die Blechhalterung zurückführen:
Der Biegewinkel wich um weniger als 1° ab.
Ein kleiner Biegewinkelfehler an der Deckenhalterung kann bei einer 3.4 m Montagehöhe einen messbaren Erfassungsversatz verursachen.
Dies ist ein klassisches Blech-Toleranzstapelproblem.
Jedes einzelne Maß kann noch innerhalb seiner spezifizierten Toleranz liegen, aber sobald die Komponenten montiert sind, können sich kleine Abweichungen ansammeln und über die fertige Struktur verstärken.
Die Lösung war relativ einfach: Die Biegewinkeltoleranz von ±2° auf ±1° verschärfen und eine Ist-Gerät-Passungsprüfung in den Erstmusterprüfungsprozess aufnehmen.
Ohne diesen ersten Prototyp wäre es jedoch leicht gewesen, zu unterschätzen, wie viel Winkelgenauigkeit eine scheinbar einfache Deckenmontagehalterung tatsächlich erfordert.
Ein 370-mm-Gehäuse vollgepackt mit Schnittstellen
Nachdem das Problem der FP221-Halterung gelöst war, richtete sich die Aufmerksamkeit auf den FH101 Occupancy Counter Host.
Das FH101-Gehäuse stellte eine völlig andere Fertigungsherausforderung dar.
Es ging dabei nicht in erster Linie um Biegewinkelgenauigkeit.
Es ging darum, eine große Anzahl von Schnittstellen in einem sehr kompakten Metallgehäuse unterzubringen.
Der fertige FH101 misst nur 370 × 180 × 50 mm, doch sein Chassis muss mehrere Ethernet-Anschlüsse, Strom- und Display-Schnittstellen, Alarmausgänge, Erdungsanschlüsse, Statusanzeigen und weitere funktionale Öffnungen aufnehmen.
Das kompakte FH101-Gehäuse vereint mehrere Ethernet-, Strom-, Display-, Alarm- und Erdungsschnittstellen in einem 370 × 180 × 50 mm Chassis.
Dadurch bleibt sehr wenig ungenutzter Platz auf der Vorder- und Rückseite.
Bei mehreren nebeneinander angeordneten RJ45-Öffnungen bleibt nur ein schmaler Blechstreifen zwischen benachbarten Ausschnitten. Beim Laserschneiden können diese schmalen Stege durch konzentrierte Wärmeeinwirkung beeinträchtigt werden, was das Risiko lokaler Verformung erhöht.
Eng beieinanderliegende RJ45-Aussparungen hinterlassen schmale Metallstege, die bei der Fertigung eine sorgfältige Wärme- und Maßkontrolle erfordern.
Bei kritischen Öffnungen bestand unser Ansatz bei SR MFG darin, sowohl die Schneidsequenz als auch die Endmaße sorgfältig zu kontrollieren. Wo erforderlich, konnten die lasergeschnittenen Öffnungen mit Bearbeitungsmaß verbleiben und in einem nachgelagerten Fertigungsschritt fertigbearbeitet werden, um die Maßhaltigkeit in dicht belegten Schnittstellenbereichen zu gewährleisten.
Die Frontplatte erforderte eine ebenso sorgfältige Ausrichtung.
Eine Steckverbinderöffnung kann für sich genommen maßlich korrekt sein und dennoch bei der Montage versagen, wenn ihre Position relativ zur Leiterplatte leicht falsch ist.
Deshalb wurde vor der Serienproduktion eine Ist-Leiterplatten-Passungsprüfung durchgeführt.
Eine tatsächliche PCB-Passprüfung überprüft die Ausrichtung der Steckverbinder zu den Blechöffnungen, bevor die Serienproduktion beginnt.
Die Leiterplatte wurde im Chassis installiert und jeder Steckverbinder wurde gegen seine entsprechende Plattenöffnung geprüft.
Es sieht wie ein kleiner zusätzlicher Schritt aus.
Aber im Vergleich zur Nacharbeit einer gesamten Produktionscharge ist es eine der kostengünstigsten Formen der Qualitätssicherung, die verfügbar ist.
