Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Auge für schmutzige Teile

17.11.2000


In situ, also im laufenden Prozess verschmutzte Werkstücke zu erkennen und auszusortieren senkt den Ausschuss und damit die Produktionskosten. Kai Modrich machte sich die unterschiedlichen
Reflexionseigenschaften verschmutzter und sauberer Werkstoffoberflächen zu Nutze, um während des Greifprozesses die Spreu vom Weizen zu trennen.

Saubere Bauteile sind der Garant für qualitativ hochwertige Produkte. Die Reinigung von Bauteilen und Fertigungseinrichtungen hat in den letzten Jahren aufgrund der immer kleiner und komplexer werdenden Systemkomponenten an Bedeutung drastisch zugenommen. Restverschmutzungen auf den Bauteilen beeinträchtigen nicht nur die Funktionalität der technischen Systeme, sie erhöhen auch die Produktionskosten durch Ausschuss. Bislang mussten Werkstücke für die Überprüfung der Oberflächenreinheit aus dem laufenden Produktionsprozess herausgenommen werden. Gemeinsam mit den Firmen IMT Peter Nagler GmbH, Fellbach, und der Robert Bosch GmbH, Stuttgart, haben Wissenschaftler des Fraunhofer IPA ein Robotersystem entwickelt, das produktionsbedingte Kontaminationen während des Greifprozesses online ausfindig macht und verschmutzte Werkstücke automatisch aussortiert. »Die Qualität von Reinigungsvorgängen können damit direkt am Bauteil und ohne Unterbrechung des Produktionsablaufs überprüft werden. Qualitätsbedingte Ausschusszahlen lassen sich durch den Einsatz solcher intelligenter Automatisierungskomponenten deutlich verringern«, nennt Projektleiter Kai Modrich die wichtigsten Vorteile.

Die Prüfeinheit basiert auf einem einfachen Prinzip: Treffen Lichtwellen auf einer Oberfläche auf, werden die einfallenden Strahlen in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur gestreut, gebrochen, absorbiert oder reflektiert. Die Intensität des reflektierten Strahls hängt vom Reflexionsvermögen, von der Oberflächenrauhigkeit, dem Absorptionsindex, der Brechzahl und der Wellenlänge der Strahlungsquelle ab. »Verändert sich die zu untersuchende Oberfläche aufgrund von Verschmutzungen, verändern sich auch ihre Reflexionseigenschaften und das lässt sich nutzen«, erkannte Modrich. Sein Sensorsystem misst diese Veränderungen und wertet sie aus. Es kann Verschmutzungen sowohl im makroskopischen als auch im mikroskopischen Bereich detektieren. Da der Sensor immer auf die zu prüfende - saubere - Oberfläche referenziert wird, spielt die Oberflächenstruktur des Materials bei der späteren In Situ-Messung keine Rolle mehr. Das Sensorprinzip eignet sich daher für beliebige Oberflächen. Sie müssen nur die einfallenden Lichtwellen zu einem noch mit dem Detektor messbaren Signal reflektieren.

Für ein gemeinsames Exponat mit den Firmen Bosch und IMT auf der diesjährigen Hannover Messe integrierte Modrich den Sensor in den Greifer eines Robotersystems. Dort untersuchte er die Nut eines kreisförmigen Bauteils auf lokale Verschmutzungen. Sie sollte in einem nachfolgenden Produktionsschritt automatisch mit Silikon ausgespritzt werden. Fettkontaminationen auf der Bauteiloberfläche führen dabei zu erheblichen Qualitätsbeeinträchtigungen, da das Silikon auf fettigem Untergrund nur schlecht haftet.

Im Messe-Aufbau erkennt ein Bosch-Vision-System die Lageorientierung der auf einem Förderband ankommenden Werkstücke und gibt die Daten an die Robotersteuerung des Scara-Roboters »SR 8« weiter. Der Roboter greift anhand dieser Informationen die Werkstücke vom bewegten Band. Während des Greifprozesses überprüft das in den Robotergreifer integrierte Sensorsystem die kreisringförmige Nut des Werkstückes auf fettige Kontaminationen. Es bestrahlt die Nutoberfläche mit einer Luminiszenzdiode im Nah-Infrarot-Bereich und detektiert die reflektierte Strahlung mittels einer Photodiode. Je nachdem, ob das Werkstück sauber oder verschmutzt ist, sortiert der Scara-Roboter die Werkstücke in das entsprechende Magazin: Ist das Werkstück sauber, kommt es in das Magazin für die weitere Produktion. Mit Restschmutz behaftete Teile werden für die Nachreinigung aussortiert.

Eines von Kai Modrichs nächsten Zielen ist es, den Sensor in ein Handgerät zu integrieren. »Damit lassen sich dann in den Betrieben Reinigungsergebnisse einfach und schnell manuell erfassen«, erklärt er. Diese Überprüfung könnte kostenintensive Laborauswertungen ergänzen oder ganz ersetzen - beispielsweise in der Lebensmittelindustrie: Die Critical Contamination Points an Verarbeitungsmaschinen und Transfereinrichtungen müssen hier ständig entsprechend den HACCP-Vorschriften überprüft werden. Daneben arbeiten er und sein Team am Prototyp eines Flächensensors. Bisher sind nur Punktmessungen möglich.


Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Kai Udo Modrich
Telefon: 0711/970-1272, Telefax: 0711/970-1008, E-Mail: kom@ipa.fhg.de

Dipl.-Ing. Michaela Neuner | idw

Weitere Berichte zu: Bauteil Modrich Sensor Verschmutzung Werkstück

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Granulare Materie blitzschnell im Bild
21.09.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Sprühtrocknung: Wirkstoffe passgenau verkapseln
01.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften