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Fraunhofer-Vision auf der Control 2007

23.03.2007
Die Fraunhofer-Allianz Vision präsentiert auf der Control 2007, 8.-12. Mai 2007, in Sinsheim (Halle 6, Stand 6306) eine Auswahl neuer Bildverarbeitungs- und Vermessungssysteme für die Qualitätssicherung in der Produktion mit dem Themen-Schwerpunkt Unsichtbares sichtbar machen.

In einem 2 mal täglich stattfindenden Vortrags-Forum werden in Form von Kurzvorträgen aktuelle Möglichkeiten der Bildverarbeitung für die Qualitätssicherung vorgestellt.

Das Fraunhofer Vision Vortrags-Forum bietet einen Überblick über neue Entwicklungen der Bildverarbeitung und optischen Messtechnik und stellt beispielhafte Anwendungen vor. Die Vorträge stammen aus den Bereichen Prüfen mit Hochgeschwindigkeit, Unsichtbares sichtbar machen, Inspektion von Oberflächen und Optische 3-D-Messtechnik und finden täglich um 11 und 14 Uhr statt.

Schwerpunktthema: Unsichtbares sichtbar machen

Bildverarbeitungssysteme kommen in der Qualitätssicherung in der Produktion zum Einsatz, um die manuelle Qualitätskontrolle der Werkstücke zu unterstützen und zu ergänzen, teilweise auch komplett zu ersetzen. In einem optischen Prüfsystem werden die menschlichen Fähigkeiten des Sehens, Bewertens und Klassifizierens im Prinzip nachgebildet, jedoch auch verbessert, in dem die Prüfergebnisse objektivierbar und nachvollziehbar werden und ermüdungsfrei ausgeführt werden können. In vielen Fällen kann mit optischen Prüfsystemem sogar eine 100-Prozent-Kontrolle im Produktionstakt durchgeführt werden.

In zunehmendem Maße können mithilfe von Bildverarbeitungssystemen mittlerweile auch Aufgaben gelöst werden, die durch menschliche Prüfer überhaupt nicht oder nur zerstörend und an einzelnen Stichproben durchgeführt werden können, wenn nämlich einerseits sehr schnelle, für das menschliche Auge nicht wahrnehmbare Bewegungen bewertet werden sollen und andererseits im Inneren von Materialien Fehler gefunden werden sollen.

Dieses aktuelle Thema steht am Fraunhofer Vision-Stand bei der Control 2007 im Mittelpunkt und wird in Form der beiden Themenblöcke "Messen und Prüfen mit Hochgeschwindigkeit" und "Material-Inneres sichtbar machen" präsentiert.

Unsichtbare Bewegungen sichtbar machen - Messen und Prüfen mit Hochgeschwindigkeit

GranuControl - 100-Prozent-Qualitätskontrolle und Reinigung in Echtzeit
GranuControl ist ein kompaktes System zur sicheren Erfassung und Reinigung von frei fallenden Granulaten. Bis zu ca. 800 kg/h werden mit einer Auflösung von 350 µm/Pixel erfasst und mittels 128 Ventilen auf 700 mm Breite gereinigt. Die Weiterverarbeitung von verunreinigten PVC- oder Kautschukgranulatchargen zu Endprodukten, wie z. B. Fußböden, wird auf diese Weise vermieden.

Objektvermessung mit Laserlichtschnitt

Für die schnelle dreidimensionale Erfassung von Objekten ist die Lichtschnittmesstechnik besonders vorteilhaft. Selbst bei einer Aufnahmegeschwindigkeit von 1 m/s kann eine Oberflächenkontur mit einer lateralen Auflösung von ca. 0,03 mm erfasst werden. Die Höhenauflösung wird an die Prüfaufgabe angepasst, wobei die Auflösungsgrenze bei etwa einem Mikrometer liegt. Das Lichtschnitt-Messsystem wird derzeit vor allem in der Reifenindustrie angewandt. Das Verfahren ist aufgrund der hohen erreichbaren Aufnahmegeschwindigkeit von bis zu 30.000 Messungen pro Sekunde auch für Anwendungen bei einem Durchsatz von mehreren Millionen Teilen pro Stunde geeignet.

Material-Inneres sichtbar machen

Tomolibri - Messen mit 3-D-Computertomographie

Die 3-D-Röntgencomputertomographie (CT) steht seit einiger Zeit auch für industrielle Anwendungen zur Verfügung und kann komplexe Objekte schnell, vollständig und zerstörungsfrei einschließlich aller inneren Strukturen erfassen und auf Mängel hin überprüfen. Mit dem neuen System Tomolibri, können nun auch messtechnische Anforderungen mit exakten Absolutwerten erfüllt werden. Tomolibri liefert auf Knopfdruck Daten von inneren und äußeren Strukturen von Bauteilen mit einer möglichen Genauigkeit von bis zu 10 Mikrometern.

Virtual Reality-Präsentation zum Fraunhofer Tomolibri

Die neue Multi-Sensor-CT-Anlage Fraunhofer-Tomolibri wird in Form einer Virtual Reality-Darstellung vorgestellt. Im Stunden-Takt finden Vorführungen statt, bei denen die Besucher mithilfe einer 3-D-Brille in eine reale Fertigungsumgebung versetzt werden. Unter Virtueller Realität (VR) versteht man eine Umgebung, die mithilfe von Computerbildern generiert wird. Der Betrachter erlebt diese Welt als real und kann mit ihr interagieren, wobei Hilfsmittel wie beispielsweise 3-D-Brillen erforderlich sein können.

THz-Tomographie zur zerstörungsfreien Prüfung

Für die zerstörungsfreie tomographische Prüfung werden bisher im Wesentlichen röntgenbasierte Systeme eingesetzt. Die Nutzung der Terahertz-Strahlung ermöglicht eine völlig neue Art der Bildgebung und Tomographie. THz-Strahlung durchdringt Papier, Keramiken und Kunststoffe und wird von metallischen Leitern und Wasser absorbiert. Vorteilhaft gegenüber Röntgenstrahlung ist, dass diese Strahlung extrem energiearm und somit nichtionisierend ist. Das neue Messsystem kann ca. 20 cm x 20 cm große Prüflinge durchstrahlen und Materialinhomogenitäten, Dichteschwankungen oder Delaminationen sichtbar machen und Klebungen überprüfen. Der Hauptanwendungsbereich liegt bei der Messung von Kunstoffen oder Polystyrol.

Strahlungsstabile Röntgendetektoren XEye

In der zerstörungsfreien Material-Prüfung in der Industrie kommt heute zunehmend die Röntgentechnik zum Einsatz. Die Röntgen-Detektoren sind bei der Bildaufnahme selbst der Röntgenstrahlung ausgesetzt, weshalb herkömmliche Detektoren meist nur eine kurze Lebensdauer haben und nach kurzer Zeit ersetzt werden müssen. Mit den neuen Röntgen-Sensoren der XEye-Serie werden hinsichtlich Strahlungsstabilität bei vergleichbarer Empfindlichkeit und Bildqualität neue Maßstäbe gesetzt.

Qualitätssicherung durch industrielle Wärmeflussthermographie

Die Wärmefluss-Thermographie ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren für die Qualitätssicherung in der Produktion. Durch die Analyse des Wärmeflusses bzw. der Wärmeleitfähigkeit von Werkstücken können unterhalb der Oberfläche liegende und daher äußerlich nicht sichtbare Fehlstellen erkannt werden. Grundsätzliche Vorteile des thermographischen Wärmefluss-Prüfverfahrens sind das bildgebende Funktionsprinzip, die hohe Prüfgeschwindigkeit und die relativ einfache Automatisierbarkeit.

Kompakt-Mikro-Computertomograph (CT-Compact) mit Analysesoftware für Volumenbilder (MAVI)

Die Eigenschaften von Materialien werden nicht zuletzt durch ihre Mikrostruktur bestimmt. Es besteht daher wachsendes Interesse an der geometrischen Charakterisierung der Mikrostrukturen, insbesondere auch bei sehr weichen, brüchigen oder hoch porösen Materialien, die konventionellen mikroskopischen Methoden nicht zugänglich sind. Mit der Software MAVI können innere Mikrostrukturen von Bauteilen analysiert, modelliert und visualisiert werden.Die Volumenbilder, die der Auswertung zugrunde liegen, werden vom Röntgen-Computertomograph CT-Compact geliefert.

Shearografie (ESPSI) für die Qualitätssicherung

Die Shearografie (ESPSI) ist ein interferometrisches Diagnoseverfahren zur berührungslosen und flächenhaften Detektion von Fehlstellen und Schäden an Bauteilen durch Messung von Verformungskonzentrationen bei einer äußeren Lastbeanspruchung. Dieses Verfahren ermöglicht die Messung von In-Plane- und Out-of-Plane-Verformungen im Bereich weniger Nanometer, sodass eine sehr geringe Bauteilbelastung nötig ist, um ein eindeutiges Prüfergebnis zu erhalten. Aufgrund der geringen Störanfälligkeit und der schnellen Echtzeitprüfung ist dieses Verfahren sehr gut integrierbar in Produktionsprozesse. Insbesondere bei Werkstoffverbund können mit der Shearografie Defekte aufgedeckt werden, die mit anderen Verfahren nur unzureichend oder gar nicht gefunden werden können.

Optische 3-D-Messtechnik

Prozessintegrierte optische 3-D-Geometrieprüfung

Die 3-D-Messtechnologie OptoInspect 3D bildet die Grundlage für eine prozess- und maschinenintegrierbare Geometriemesstechnik, durch die eine 100-Prozent-Prüfung und eine lückenlose Dokumentation der Produktqualität ermöglicht wird. OptoInspect 3D ist ein modulares System, um anwendungsspezifische und automatisierte 3-D-Messsysteme zu konfigurieren. Die eingesetzten Sensoren arbeiten auf Basis des Triangulationsprinzips (Laserlichtschnittverfahren und punktförmige Triangulation). Sie werden in Zahl und Anordnung applikationsabhängig zu Sensorverbünden konfiguriert. Die Systeme arbeiten von der 3-D-Digitalisierung über die Messdatenauswertung bis hin zur geometrischen Merkmalsextraktion vollautomatisch. Beispiele sind die geometrische Qualitätsprüfung von KfZ- oder Eisenbahn-Rädern, Abgaskonvertern oder profilierten Materialien oder die maschinenintegrierte Biegewinkelmessung.

Qualitätsprüfung und Assistenz für variantenreiche Montageprozesse

Am Beispiel eines industriellen Montageszenarios werden die Möglichkeiten der optischen Messtechnik für die Unterstützung und Qualitätskontrolle industrieller Montageprozesse gezeigt. Die Zielstellung derartiger Lösungen besteht darin, für komplexe, variantenreiche und manuell ausgeführte Montagearbeiten einerseits Möglichkeiten einer Bedienerunterstützung und andererseits eine Qualitätskontrolle des Montageergebnisses zu schaffen.

Faseroptischer Mikrosensor mit optischem Multiplexer

Das ultrapräzise Messen in tiefen Bohrungen mit Durchmessern kleiner als 1 mm ist bisher nur unzureichend gelöst. Auf Grund unzureichender Lösungen für faseroptische Multiplexer sind optische Mehrstellen-Messsysteme teuer und oftmals in ihrem Einsatzspektrum eingeschränkt. Mit dem neuen faseroptischen Mirkosensor ist das berührungslose Messen in kleinsten Kavitäten und Bohrungen möglich.

Inspektion von Oberflächen

Online-Oberflächeninspektionssystem zur Qualitätssicherung MASC

Die MASC-System-Reihe bietet verschiedene Software-Tools, die mittels digitaler Bildverarbeitung Materialfehler in Oberflächen detektieren und klassifizieren bzw. Farbnuancen erkennen können. Ein Anwendungsbeispiel ist die Oberflächeninspektion von stark glänzenden Verschlüssen in der Kosmetikindustrie. Aufgrund ihres hohen Reflexionsgrades erzeugen mikroskopisch kleine Kratzer in den Rohteilen nach dem Eloxalprozess Oberflächenstörungen, die deutlich zu sehen sind und zu Reklamationen führen. Mit neu entwickelten Verfahren der Bildverarbeitung können solche kleinen Defekte auf glänzenden Oberflächen zuverlässig erkannt werden.

Kombinierte Oberflächen- und Formprüfung von Gussteilen

CapaCam ist ein System zur vollautomatischen Sichtprüfung von bearbeiteten und unbearbeiteten Gussteilen. Bei einer Prüfgeschwindigkeit von ca. 150 cm²/s können Fehlstellen ab ca. 0,3 mm erkannt werden. Mögliche Fehlerklassen sind Poren, Lunker, Lunkernester, Dellen, Schlagstellen, Kratzer, Riefen sowie Verschmutzungen, Späne, Grate. Sichtprüfaufgaben im Bereich der Gussteile-Herstellung können nun vollautomatisiert werden und eine 100-Prozent-Kontrolle in der Produktion wird möglich. Durch die Objektivierung der Prüfergebnisse und die automatische Erzeugung von Prüfprotokollen wird die Qualität der Produktion erheblich gesteigert, zumal beim Einsatz von CapaCam auch Werkzeugschäden frühzeitig erkannt werden und dadurch Folgekosten vermindert werden.

Beteiligte Partner am Fraunhofer Vision-Stand:

Fraunhofer-Allianz Vision, Geschäftsstelle, Erlangen
Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT, Fürth
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Jena
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg
Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI, Braunschweig
Fraunhofer-Institut für Informations- und Datenverarbeitung IITB, Karlsruhe
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Erlangen
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, Kaiserslautern
Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Saarbrücken
Fraunhofer-Technologie Entwicklungsgruppe TEG, Stuttgart
Fachliche Anfragen
Fraunhofer-Allianz Vision
Dr. Norbert Bauer
Telefon +49 9131 776-500
E-Mail: vision@fraunhofer.de
Presse-Anfragen
Fraunhofer-Allianz Vision
Regina Fischer M.A.
Am Wolfsmantel 33
91058 Erlangen
Telefon: +49 9131 776-530
Fax: +49 9131 776-599
E-Mail: vision@fraunhofer.de
Die Fraunhofer-Allianz Vision ist ein Zusammenschluss von Fraunhofer-Instituten zu den Themen Bildverarbeitung, optische Inspektion und 3-D-Messtechnik, Röntgenmesstechnik und zerstörungsfreie Prüfung.

Regina Fischer | idw
Weitere Informationen:
http://www.vision.fraunhofer.de/de/4/events/83.html
http://www.vision.fraunhofer.de

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