Siscan™ – Weltweit erstes automatisches optisches Inspektionsverfahren für Laser-Schweißnähte

Siemens Dematic Electronics Assembly Systems, München, bietet mit Siscan™- weltweit einmalig – die erste automatische, optische Inspektion (AOI) von Laser-Schweißnähten. Damit ist es erstmals möglich, vollautomatisch und ohne Schlupf zu inspizieren. Das System basiert auf dem Verfahren der konfokalen Mikroskopie. Der Einsatz ist speziell für die Automobilindustrie von großer Bedeutung.

Kritische, lasergeschweißte Bauteile in der Automobiltechnik bedürfen einer Nullfehler-Produktion, die nur die Inspektion aller Bauteile in der Serienproduktion gewährleistet. Eine Vielzahl von unterschiedlichen Inspektionsverfahren (Laser-Triangulation, Lichtschnitt, Kamerasysteme mit diffuser Beleuchtung, Ultraschallsysteme, Plasmakontrollsysteme) wurden schon zur Laser-Schweißnahtinspektion herangezogen. Aufgrund des dabei auftretenden Schlupfes, der fehlenden Zuverlässigkeit bei der Inspektion, sind diese Systeme aber nur eingeschränkt für die automatische optische Inspektion (AOI) anwendbar.

Bisher wurden Laserschweißnähte an mehreren hintereinander geschalteten Sichtprüf-Arbeitsplätzen manuell auf poröse Stellen, Kerben, Löcher, Krater, Nahthöhe und -breite kontrolliert.

Diese kostenintensive Prüfung konnte erstmals durch den Einsatz des schnellen und extrem zuverlässigen optischen Inspektionsverfahrens Siscan™ automatisiert werden. Das eingesetzte Inspektionssystem führt hierzu eine dreidimensionale Vermessung der Schweißnaht mit einer Auflösung von 10 µm in x/y-Richtung bei einer z–Auflösung von 0,5 µm durch. Bis zu 384 Mio. Messungen pro Sekunde ermöglichen hierbei eine Messgeschwindigkeit von 100 mm/s bei einer Scanbreite von 0,64 mm. Diese hohe Geschwindigkeit ermöglicht die taktsynchrone Implementierung des Mess-Systems in eine bestehende Kurztakt-Schweißlinie. Selbst in eine bestehende Schweißstation kann Siscan™ durch die parallele Nutzung einer Verfahreinrichtung (z.B. links schweißen, rechts messen) implementiert werden.

Hintergrundinformation: Grundprinzip der konfokalen Mikroskopie

Beim konfokalen Mikroskop wird eine punktförmige Lichtquelle auf das zu untersuchende Objekt gelenkt. Die Reflexion des Lichtflecks wird auf einen punktförmigen Detektor abgebildet. Liegt das Objekt genau in der Fokusebene, empfängt der Detektor maximale Lichtintensität. Wird das Objekt aus dem Fokus bewegt, sinkt die Intensität am Detektor. Durch die mechanische Bewegung des Objektives wird ein Höhenprofil eines Oberflächenpunktes erzeugt.

Das konfokale Mikroskop gilt im Bereich der optischen Messtechnik als ein extrem genaues Messsystem, da störende Mehrfachreflexionen die bei anderen optischen Messverfahren zu Fehlmessungen führen, prinzipiell ausgeschlossen sind. Aus diesem Grund findet dieses Messverfahren in nahezu allen optischen Messlaboren Anwendung. Durch eine von Siemens Dematic patentierte Weiterentwicklung konnte die Messgeschwindigkeit dieses Verfahrens um mehr als den Faktor 1000 gesteigert werden, ohne Kompromisse in Bezug auf Qualität hinnehmen zu müssen.