Fraunhofer Vision bei der Control 2012 in Stuttgart

Die Fraunhofer-Allianz Vision präsentiert auf der Control 2012 in Stuttgart (Halle 1, Stand 1502) eine Auswahl aktueller Mess- und Prüfsysteme mit Bildverarbeitung für die Qualitätssicherung in der Produktion.

Schwerpunkt

»Qualitätssicherung von Hightech-Materialien und Leichtbaustrukturen mit Bildverarbeitung und optischer Mess- und Prüftechnik«

Hightech-Materialien und moderne Leichtbaustrukturen sind häufig die treibende Kraft für industrielle Produktentwicklungen und damit wegbereitend für vielfältige Innovationen. Ihre Verwendung eröffnet maximale Designfreiheit, anforderungsoptimierten Materialeinsatz und oft den entscheidenden Gewichtsvorteil.

Die Entwicklung und Erprobung maßgeschneiderter Werkstoffkonzepte steht daher im Fokus vieler Anwenderbranchen, ebenso wie deren serientaugliche Umsetzung mit gleich bleibender Qualität in automatisierten Prozessen. Hierbei nehmen industrielle Bildverarbeitung und optische Mess- und Prüftechnik eine Schlüsselrolle ein.

Die Entwicklungen und Systeme der Fraunhofer Vision-Institute liefern hier auf mehrfache Weise einen Beitrag:

• Bildverarbeitung und optische Mess- und Prüftechnik unterstützen die Entwicklung und Erprobung neuer Materialien und dienen der Absicherung von Fertigungsprozessen. Besondere Anwendungspotenziale bieten dabei der strukturelle Leichtbau, Verbundwerkstoffe und innovative Fügeverfahren.
• Der fertigungsnahe Einsatz der Technologien erlaubt Qualitätsabweichungen bereits bei ihrer Entstehung zu erkennen und so auf Veränderungen im Prozessablauf rechtzeitig zu reagieren.

• Für eine automatische Kontrolle, die zunehmend auf industrieller Bildverarbeitung basiert, sprechen neben wirtschaftlichen Überlegungen insbesondere die gewonnene Objektivität sowie die hohe Reproduzierbarkeit und Verfügbarkeit im Vergleich zur manuellen Prüfung.

Am Fraunhofer Vision-Stand bei der Control 2012 werden die Kompetenzen der Fraunhofer Vision-Institute im Hinblick auf das Thema »Qualitätssicherung von Hightech-Materialien und Leichtbaustrukturen« beispielhaft für einige Anwendungsfelder demonstriert.

Highlights am Stand
HighligStand
Terahertz-Messtechnik – innovative Prüfmethode für moderne Hightech-Materialien
Mit der Terahertz-Technik steht nun eine industrietaugliche Prüfmethode zur Untersuchung moderner Hightech-Materialien und Leichtbaustrukturen auf innere und äußere Qualitätsabweichungen zur Verfügung. Damit ist es möglich, berührungslos und zerstörungsfrei beispielsweise die Materialdicke mehrschichtiger Verbundwerkstoffe zu messen oder auch Strukturen und Defekte in Volumenmaterialien zu analysieren. Mit mehreren Dutzend Messungen pro Sekunde sind die Systeme inzwischen so schnell, dass sie zur Inline-Prüfung direkt in der Produktionslinie eingesetzt werden können. Am Fraunhofer Vision-Stand bei der Control wird die Inline-Fähigkeit der Terahertz-Technik am Beispiel der Schichtdickenmessung von dünner Kunststofffolie demonstriert. Die Live-Messung erfolgt an mehrlagigen Kunststofffolien unterschiedlicher Dicke.

Aussteller: Fraunhofer IPM, Kaiserslautern

Live-Messungen mit Röntgen
Charakterisierung moderner Hightech-Materialien
Die Proben werden zunächst mit dem Röntgen-Computertomographie-Gerät CTportable gemessen. Im Anschluss erfolgt die Auswertung und Analyse der Volumenbilder mit der Analyse-Software MAVI. Die Auswertung ermöglicht Rückschlüsse auf die Werkstoffeigenschaften und kann zur Materialoptimierung genutzt werden. Es können auch eigene Proben zur Untersuchung mitgebracht werden (max. Größe: 40 x 40 x 40 mm). Die Messungen finden dreimal täglich statt.

Aussteller: Fraunhofer EZRT, Fürth und Fraunhofer ITWM, Kaisersautern

Fraunhofer Vision präsentiert:
• Hightech-Materialien und Leichtbauteile
• Prüfung im Materialinneren
• Prozessregelung
• Optische 3-D-Messtechnik
• Inspektion von Oberflächen
• Prüfmittelmanagement
Hightech-Materialien und Leichtbauteile
Prüfung komplexer Verbundwerkstoffe mittels Multisensorsystemen
Durch den Einsatz eines aus aktiver Thermographie und digitaler Shearographie bestehenden Multisensorsystems lässt sich die Defekterkennungsrate bei komplexen Verbundwerkstoffen, wie sie beispielsweise im Flugzeugbau eingesetzt werden, nachhaltig verbessern. Da das System nur mit einer gemeinsamen Anregung arbeitet, wird auch die Prüfzeit reduziert. Das Prüfergebnis enthält sowohl thermische als auch mechanische Informationen bezüglich des Defektzustandes, woraus sich zusätzliche Informationen über die Defektart ableiten lassen. Aufgrund der Redundanz und der weitgehend komplementären Funktionsweise beider Prüfverfahren wird damit neben einer verbesserten Defekterkennungsrate auch die Nachweissicherheit von Defekten erhöht.

Aussteller: Fraunhofer IPA, Stuttgart

UItraschall-Tomographie zur Prüfung moderner Leichtbauwerkstoffe
Mit dem Mehrkanalprinzip des »Sampling Phased Array« wird das Ultraschallprüfverfahren um eine tomographische zwei- und dreidimensionale Bildgebung erweitert und eignet sich damit auch zur Prüfung moderner Hightech-Materialien, die aufgrund ihrer ausgeprägten Materialstruktur der klassischen Ultraschallprüfung nur schwer zugänglich sind. Bauteile z.B. aus CFK können mit hoher Geschwindigkeit geprüft und ihr Volumen kann vollständig 3-D-visualiert werden. Ein weiterer Vorteil der Ultraschall-Tomographie ist die sehr einfache und kostengünstige Elektronik, bei der die integrierten Rechnerstrukturen der Signalverarbeitung die Bildgebung bewirken.

Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

Defekterkennung in semi-transparenten Bauteilen und Faserverbund-Werkstoffen mit optischer Kohärenztomographie OCT

Mit optischer Kohärenztomographie (OCT) können Defekte und Inhomogenitäten in halbtransparenten, dünnschichtigen Stoffen und Materialien charakterisiert und analysiert werden. Vorgestellt wird ein vollautomatisches System für den industriellen Einsatz, mit dem frühzeitig in der Prozesskette Qualitätsabweichungen z. B. bei Folien oder Faserverbundwerkstoffen erkannt werden können.

Aussteller: Fraunhofer IPT, Aachen

Hochauflösender Multifrequenz-Wirbelstrom Scanner zur prozessnahen Prüfung von Kohlefasermaterialien

Kohlefasern haben eine geringe elektrischer Leitfähigkeit, die für die Qualitätsbeurteilung durch Wirbelstrom genutzt werden kann. Aufgrund ihrer einfachen Anwendbarkeit sind wirbelstrom-basierte Prüfmethoden besonders für eine schnelle prozessnahe Prüfung von Kohlefaserverbundwerkstoffen (CFK) geeignet. Das Fraunhofer IZFP Dresden stellt mit dem universell parametrierbaren Freiformscanner EddyCus MPECS eine Weiterentwicklung der Wirbelstrom-Prüfsysteme vor, die durch die Erzeugung von verzerrungsfreien Leitfähigkeitsbildern auch an realen 3-D-Strukturen einsetzbar ist.

Aussteller: Fraunhofer IZFP, Dresden

Computerlaminographie für die zerstörungsfreie Prüfung großer flächiger Bauteile
Die Computerlaminographie ist eine Variante der Computertomographie (CT), die gegenüber der CT den Vorteil hat, dass insbesondere flächige Objekte mit hoher geometrischer Auflösung untersucht werden können. Das Laminographie-System CLARA eignet sich zur Untersuchung sehr großer, flächiger Bauteile mit einer Breite bis zu 1,5 Meter und einem Gewicht von 300 kg.

Aussteller: Fraunhofer EZRT, Saarbrücken

Deflektometrie zur Inspektion (teil-)spiegelnder Oberflächen
Mit deflektometrischen Verfahren können spiegelnde und teilspiegelnde Oberflächen reproduzierbar und objektiv untersucht werden. Dabei ist sowohl die schnelle Detektion von lokalen Defekten (z. B. Pickeln oder Dellen) als auch die geometrische Vermessung und 3-D-Modellgenerierung großer und komplex geformter Objekte möglich. Deflektometrische Messdaten lassen sich außerdem nutzen, um mittels Texturanalyse feine Strukturen wie z. B. Fasern in Verbundwerkstoffen oder überlackierte Schleifriefen zu erkennen und zu bewerten.

Aussteller: Fraunhofer IOSB, Karlsruhe

Detektion innerer Defekte in Hightech-Materialien mit Wärmefluss-Thermographie
Mit dem neuen Multisensor-System, das gemeinsam vom Fraunhofer IWU und der Infratec GmbH entwickelt wurde, ist eine Qualitätsbewertung von Aluminium-CFK-Verbundwerkstoffen möglich. Die Qualitätsbewertung erfolgt mittels Wärmefluss-Thermographie und kann mit weiteren bildgebenden Verfahren kombiniert werden. Die Zusammenführung und gemeinsame Auswertung der Daten aus den verschiedenen Sensorsystemen erfolgt mittels der Software Xeidana (Extensible Environment for Industrial Data Analysis), die am Fraunhofer IWU speziell für die Fusion von Multisensordaten entwickelt wurde.

Aussteller: Fraunhofer IWU, Chemnitz

Software zur Charakterisierung der Geometrie von Mikrostrukturen
Mit der Software MAVI lässt sich die Geometrie von Mikrostrukturen wie z. B. faserverstärkten Kunststoffen oder Schäumen bestimmen. Da die Eigenschaften von Materialien und Werkstoffen unter anderem durch ihre Mikrostrukturen bestimmt werden, unterstützen Informationen über die räumliche Geometrie und die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in Werkstoffen die Optimierung der Materialeigenschaften.

Aussteller: Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

Prüfung im Materialinneren

Robotergeführte Induktions-Thermographie
Mit Hilfe der Wärmefluss-Thermographie können Risse und andere verborgene Fehler in Bauteilen in kurzer Prüfzeit nachgewiesen werden. Durch die Integration eines Roboters in den Prüfablauf können nun auch kompliziert geformte Objekte, z. B. aus dem Automobil- oder Zulieferbereich, vollständig aufgenommen und auf Fehlstellen geprüft werden. Dadurch werden automatisierte Prüfungen bis hin zur Serienprüfung von Massenteilen möglich.

Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

Hochfrequenzsysteme für Industrie und Landwirtschaft
Das System SAMMI (Stand Alone MilliMeter Wave Imager) arbeitet auf der Basis von Millimeterwellen und kann dadurch eine Vielzahl von Stoffen durchleuchten, die im optischen Bereich nicht transparent sind. Dabei werden nicht-metallische Verunreinigungen, Verklebungen oder Einschlüsse sichtbar gemacht und analysiert. Mögliche Einsatzbereiche von SAMMI sind neben dem Sicherheitsbereich vor allem die Qualitätssicherung oder Materialanalyse.

Aussteller: Fraunhofer FHR, Wachtberg

Prüfsystem zur Fehlerdetektion in 3-D-ausgedehnten transparenten Objekten
Beim Schmelzen und Verarbeiten transparenter Materialien entstehen Spannungen und Einschlüsse, die die Abbildungsqualität z. B. optischer Bauelemente und damit die Weiterverarbeitbarkeit der Artikel beinträchtigen. Herkömmliche Kamerasysteme erlauben aber nur die Inspektion flacher Objekte mit geringer Tiefenausdehnung. Mit dem System Purity L ist es nun möglich, Objekte mit Tiefenausdehnungen bis 300 mm im einfachen Durchlauf zu prüfen. Gefunden werden Fehler wie Blasen oder Einschlüsse, Haare oder Kratzer. Es können aber auch Spannungs-, Konzentrations- oder Dickenänderungen quantitativ erfasst werden.

Aussteller: Fraunhofer IOSB, Karlsruhe

Industrielle Röntgenprüftechnik
Das Fraunhofer EZRT entwickelt kundenspezifische Lösungen im Bereich der Röntgenbildgebung, wobei die komplette Röntgenprüfkette von der Strahlerzeugung bis zur automatischen Bild- und Volumendatenauswertung abgedeckt wird. Am Messestand werden neben Live-Messungen zur Untersuchung und Charakterisierung moderner Werkstoffe anhand des mobilen Computertomographen CTportable vor allem neue Software-Lösungen präsentiert, wie z. B. Scorpius XLab zur Simulation von Aufnahmeprozessen, die Correction Suite zur Korrektur systembedingter Artefakte oder Labex zur Ansteuerung von Röntgenkomponenten.

Aussteller: Fraunhofer EZRT, Fürth

Optische, radioskopische und Inline-CT-Prüfung
Die 3-D-Röntgen-Computertomographie (CT) ermöglicht die komplette Erfassung eines Objekts mit all seinen innenliegenden Strukturen und die Bestimmung aller wesentlichen Fehlermerkmale. Diese Technologie ist bislang vor allem als zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Untersuchung von Prototypen im Laborbereich etabliert. Nun ist erstmals auch der Einsatz der CT-Technologie zur Inline-Prüfung möglich: Mithilfe eines extrem robusten Detektors, der durch kurze Belichtungszeiten bis zu einer Millisekunde eine schnelle Datenaufnahme erlaubt, und neuartigen und hocheffizienten Algorithmen zur Kombination von Volumenberechnung und Bildauswertung wurde ein Inline-CT-System realisiert, mit dem ein Objekt mittels 3-D-CT innerhalb von 30 Sekunden vollautomatisch geprüft werden kann.

Aussteller: Fraunhofer IIS, Fürth

Strahlungsstabile Röntgendetektoren für industrielle Anwendungen
Für die Prüfsicherheit in der industriellen Röntgenprüfung ist eine hohe Bildqualität entscheidend, denn nur so können kleinste Fehlstellen sicher erkannt werden. Die Röntgenkamera XEye bietet diese höchste Bildqualität auch im Dauereinsatz bei bis zu 220 kV Röhrenspannung, z. B. bei der Schweißnahtprüfung. Ermöglicht wird dies durch die vollständige Abschirmung sämtlicher elektronischer Komponenten vor Röntgenstrahlung.

Aussteller: Fraunhofer IIS, Erlangen

Schnelle Prozessregelung

Schnelle Prozessregelung: Inline-Nachführsystem zur exakten Bearbeitung von Objektkanten
Mit dem neuen Inline-Nachführsystem lassen sich bei Mehrschichtsystemen und Hightech-Materialien funktionale Objektkanten und -linien exakt erfassen. Das optische Messsystem liefert direkt im Fertigungsprozess Informationen, die eine Positioniergenauigkeit nachfolgender geometrischer Prozessschritte wie Kantenisolierung ermöglichen.

Aussteller: Fraunhofer IPM, Freiburg

Inline 3-D-Messtechnik zur Qualitätsprüfung und Prozessregelung
Systeme zur optischen geometrischen Qualitätsprüfung arbeiten schnell, berührungslos und sind in den Fertigungsprozess integrierbar. Sie liefern direkte Informationen über Prozessabweichungen und ermöglichen damit eine unmittelbare Korrektur von Prozessparametern. Eine geringe Fehlerquote, hohe Produktqualität und Effizienz sowie die Schonung von Ressourcen in allen Bereichen werden so ermöglicht.

Aussteller: Fraunhofer IFF, Magdeburg

Optische 3-D-Messtechnik

Inline 3-D-Messtechnik zur Qualitätsprüfung und Prozessregelung
Systeme zur optischen geometrischen Qualitätsprüfung arbeiten schnell, berührungslos und sind in den Fertigungsprozess integrierbar. Sie liefern direkte Informationen über Prozessabweichungen und ermöglichen damit eine unmittelbare Korrektur von Prozessparametern. Eine geringe Fehlerquote, hohe Produktqualität und Effizienz sowie die Schonung von Ressourcen in allen Bereichen werden so ermöglicht.

Aussteller: Fraunhofer IFF, Magdeburg

Flexible modellbasierte optische Montagekontrolle und Vollständigkeitsprüfung
Steigende Variationsvielfalt, kurze Lebenszyklen und kleine Losgrößen setzen flexible Montageprozesse voraus, die häufig nur manuell oder teilautomatisiert realisierbar sind. Die am Fraunhofer IFF entwickelte Technologie ermöglicht eine flexible und robuste Montagekontrolle und Vollständigkeitsprüfung, mit der manuell montierte Baugruppen auf Vorhandensein, Vollständigkeit und Korrektheit der Einzelteile geprüft werden können. Grundbausteine der Technologie sind eine optische Erfassung der Bauteile mit Kamerabildern (2-D) und 3-D-Geometriedaten, eine Generierung synthetischer Kamerabilder und 3-D-Geometriedaten anhand von CAD-Modellen aus der Konstruktion und ein darauf basierender Vergleich von Merkmalen in synthetischen und realen Messdaten.

Aussteller: Fraunhofer IFF, Magdeburg

Optische 3-D-Vermessung hochdynamischer Szenen
Das Fraunhofer IOF hat ein neuartiges Messverfahren für die Hochgeschwindigkeits-3-D-Messtechnik entwickelt, mit dem 30 voneinander unabhängige, flächenhafte 3-D-Messungen pro Sekunde erzeugt werden können. Unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitskameras sind damit 3-D-Raten von bis zu 1.000 Datensätzen pro Sekunde realisierbar. Das Messverfahren ist damit insbesondere für die dreidimensionale Vermessung hochdynamischer Prozesse oder bewegter Objekte geeignet.

Aussteller: Fraunhofer IOF, Jena

High-speed 3-D-Messtechnik durch LED-basierte
Multi-Apertur-Musterprojektion
Der neue High-Speed 3-D-Sensor vom Fraunhofer IOF basiert auf einem neuartigen Multi-Apertur- Arrayprojektor, der die Projektion der Mustersequenzen für die 3-D-Bildaufnahme durch das rein elektronische Schalten einer Vielzahl von einzelnen LED-Quellen ermöglicht. Dadurch können Streifenmuster und binäre Muster mit extrem schneller Folge generiert werden. Bei Verwendung von Hochgeschwindigkeitskameras werden Bildraten von 400 bis zu 1.000 Aufnahmen pro Sekunde erreicht.

Aussteller: Fraunhofer IOF, Jena

Inspektion von Oberflächen

Online-Oberflächeninspektion mit MASClib und ToolIP
Das System MASC wird insbesondere zur automatischen Oberflächenprüfung von komplexen Bauteilen mit strukturierten, texturierten Oberflächen eingesetzt. Das System besteht aus einer Vielzahl von Bildverarbeitungsalgorithmen, die nun in der Softwarebibliothek MASClib zusammengefügt und standardisiert worden sind und mit der graphischen Benutzeroberfläche ToolIP einfach kombiniert und entsprechend parametrisiert werden können. MASC bietet somit eine schnelle und benutzerfreundliche Umgebung zur Erstellung anwendungsspezifischer Lösungen für die industrielle Bildverarbeitung.

Aussteller: Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

Schnelle selbstadaptive Prüfung von strukturierten Oberflächen
Ein neu entwickeltes, selbstadaptives Prüfverfahren ermöglicht die Detektion von Unregelmäßigkeiten auch in unbekannten Oberflächen, ohne dass man sich dabei auf eine Sollstruktur beziehen muss. Zur Prüfung der Oberfläche wird ein Modell der dominierenden Oberflächenstruktur erzeugt und Fehler werden anhand lokaler Störungen der dominierenden Hintergrundstruktur identifiziert und markiert. Das Prüfverfahren eignet sich für verschiedenste Materialien (Textil, Metall, Holz, Schaumstoffe usw.) und unterschiedlichste Oberflächengeometrien.

Aussteller: Fraunhofer IPA, Stuttgart

Deflektometrie zur Inspektion (teil-)spiegelnder Oberflächen
Mit deflektometrischen Verfahren können spiegelnde und teilspiegelnde Oberflächen reproduzierbar und objektiv untersucht werden. Dabei ist sowohl die schnelle Detektion von lokalen Defekten (z. B. Pickeln oder Dellen) als auch die geometrische Vermessung und 3-D-Modellgenerierung großer und komplex geformter Objekte möglich. Deflektometrische Messdaten lassen sich außerdem nutzen, um mittels Texturanalyse feine Strukturen wie z.B. Fasern in Verbundwerkstoffen oder überlackierte Schleifriefen zu erkennen und zu bewerten.

Aussteller: Fraunhofer IOSB, Karlsruhe

Prüfmittelmanagement

Proben- und Prüfmittelmanagement im Rahmen eines akkreditierten Prüflabors
Bei der Durchführung zerstörungsfreier Prüfungen im akkreditierten Prüflabor müssen alle Abläufe und Zuständigkeiten genau festgelegt und dokumentiert werden. Das Fraunhofer IZFP hat daher zusammen mit der Firma SCIIL AG in Koblenz ein System zur Erfassung von Proben und Prüfmitteln (SEPP-System) entwickelt, mit dem die einzelnen Schritte einer zerstörungsfreien Prüfung wie Beschaffung, Aufnahme, Kennzeichnung, Überwachung, Ausleihe und Rückgabe von Prüfmitteln lückenlos dokumentiert werden können.
Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken
Partnerfirma: SCIIL AG, Koblenz
Wichtige Daten
Messe Control 2012
Datum 8. bis 11. Mai 2012
Ort Messe Stuttgart
Stand Halle 1, 1502
Beteiligte Partner
Fraunhofer-Allianz Vision, Erlangen
Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT, Fürth/Saarbrücken
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Jena
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR, Wachtberg
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Erlangen/Fürth
Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, Karlsruhe
Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM, Freiburg/Kaiserslautern
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 Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz
Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Saarbrücken
Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Dresden
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., München
Partner-Firma:
SCIIL AG, Koblenz
Pressekontakt:
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Am Wolfsmantel 33
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