Blick ins Innere von Bauteilen

Über Stock und über Stein – Leichtmetallräder, die immer öfter zur Standardausstattung eines Autos gehören, sind harten Bedingungen ausgesetzt. Da können kleinste Fehler im Material schwerwiegende Folgen haben. Deshalb setzen die Hersteller solcher Gussteile leistungsstarke Verfahren wie die Röntgenprüfung ein, um eine gleichbleibend hohe Qualität zu sichern. Im Vergleich zum menschlichen Prüfer arbeiten die Bildverarbeitungssysteme objektiver, reproduzierbarer und dauerhaft zuverlässig. Dr. Randolf Hanke, Thomas Wenzel und Dr. Ulf Hassler aus dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen entwickelten das System zur automatischen Radioskopie ISAR, das frisch gegossene Räder im Takt der Produktion überprüft. Für dieses Prüfsystem werden die Wissenschaftler mit dem Josef-von-Fraunhofer-Preis 2001 ausgezeichnet.

»Für ISAR haben wir einen speziellen Filteralgorithmus entwickelt«, fasst Hanke zusammen. »Er macht das System weitgehend unabhängig vom Vorwissen über das zu prüfende Objekt. Das heißt: Um Fehler zu erkennen, sind keine Referenzbilder und keine exakte Prüfposition notwendig. Das beschleunigt sowohl den Einlern- als auch den Prüfvorgang enorm.« Das Prüfobjekt, beispielsweise ein Alurad, wird nach der Fertigung angeliefert und von einem Teleskoparm in die Röntgenanlage gefördert. Je nach Radtyp werden dann 20 bis 30 Röntgenbilder aufgenommen. Dabei bewegt sich der Greifer und liefert so unterschiedliche Ansichten des Rades. Die Aufnahmen werden innerhalb von einer fünftel Sekunde in vier Schritten ausgewertet: Als erstes wählt das System die Ausschnitte des Rades, die für die Prüfung relevant sind. Dadurch reduziert sich die Datenmenge. Anschließend wird ein Gutbild des Rades berechnet. Die Differenz von Gut- und Schlechtbild liefert ein Fehlerbild. In der nachfolgenden Klassifikation werden Artefakte, also Pseudofehler, von echten Fehlern getrennt und in einer Fehlerliste zusammengefasst, die das System abschließend bewertet. Ist Gutbild gleich Schlechtbild, hat das Rad keine Fehler. Weichen Gutbild und Schlechtbild voneinander ab, werden die Fehler mit den Vorgaben des Herstellers abgeglichen und entsprechend aussortiert.

Das System läuft bereits in mehreren Gießereien und wurde im Jahr 1999 von BMW und Audi als Prüfsystem zugelassen. Für die Zukunft arbeitet das IIS-Team daran, die Prüfergebnisse direkt an den Produktionsprozess zurückzumelden. Häufen sich Fehler, wird der Gießprozess korrigiert.