Fraunhofer Vision bei der Control 2011 in Stuttgart

Die Fraunhofer-Allianz Vision präsentiert auf der Control 2011 in Stuttgart (Halle 1, Stand 1502) eine Auswahl aktueller Mess- und Prüfsysteme mit Bildverarbeitung für die Qualitätssicherung in der Produktion.

Die Qualitätssicherung ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil des industriellen Produktionsprozesses geworden. Im Rahmen von Null-Fehler-Konzepten wird eine frühzeitige und vollständige Kontrolle aller qualitätsrelevanten Schritte angestrebt.

Auf diese Weise lassen sich Abläufe effektiv und ressourcenschonend gestalten, Produkt- und Prozessqualität steigern und Herstellkosten kontinuierlich senken. Der Anspruch an eine Null-Fehler-Produktion wird heute in vielen Fällen durch den Einsatz industrieller Bildverarbeitung und berührungsloser Mess- und Prüftechnik erfüllt.

Vor diesem Hintergrund präsentieren die Institute der Fraunhofer-Allianz Vision ihre neuesten Entwicklungen und Systeme und besetzen den Themenschwerpunkt »Null-Fehler-Produktion« mit innovativen Lösungen. Dabei stehen Aspekte im Vordergrund wie

• frühzeitiges Erkennen von Qualitätsabweichungen und rechtzeitige Reaktion auf Veränderungen
• Absicherung und Objektivierung von Fertigungstechnologien
• schnelle Qualitätsregelkreise zur Prozesssteuerung in Echtzeit
• gesteigerte Reproduzierbarkeit und Verfügbarkeit im Vergleich zur manuellen Prüfung
Schnelle Inline-Inspektion auf Mikrofehler
Am Stand 1502 der Fraunhofer-Allianz Vision wird die Realisierung einer Null-Fehler-Produktion am Beispiel der Herstellung von Draht demonstriert. Fraunhofer IPM hat ein Messsystem entwickelt, mit dem sich direkt im Drahtziehprozess Oberflächenfehler wie Kratzer oder Riefen schnell und sicher erkennen und analysieren lassen. Selbst Defektgrößen von unter 100 Mikrometern nimmt das System noch wahr. Voraussetzung für die Regelung des Drahtziehprozesses in Echtzeit, ist eine extrem schnelle Bildaufnahme mit Belichtungszeiten von 10 Mikrosekunden bei Drahtgeschwindigkeiten von bis zu 50 Metern pro Sekunde.

Die Inline-Inspektion von Draht ist nur ein Beispiel für den Einsatz einer neuen Kameraarchitektur basierend auf optischen Zellularen Neuronalen Netzwerken (CNN). Die von Fraunhofer IPM eingesetzte Technologie bietet sich überall dort an, wo Prozesse per Bildverarbeitung in Echtzeit analysiert und geregelt werden müssen.

Aussteller: Fraunhofer IPM, Freiburg

Fraunhofer Vision präsentiert:

• Inspektion von Oberflächen
• Optische 3-D-Messtechnik
• Unsichtbares sichtbar machen
Inspektion von Oberflächen
Online-Oberflächeninspektion mit der Software ToolIP
Das System MASC wird zur Oberflächenprüfung von komplexen Bauteilen mit strukturierten, texturierten Oberflächen eingesetzt. Das System besteht aus einer Vielzahl von Bildverarbeitungsalgorithmen, die nun mit der neuen graphischen Benutzeroberfläche ToolIP einfach kombiniert und entsprechend parametrisiert werden können. MASC bietet somit eine schnelle und benutzerfreundliche Umgebung zur Erstellung neuer, maßgeschneiderter Lösungen für die industrielle Bildverarbeitung.

Aussteller: Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

Deflektometrie zur Inspektion spiegelnder Oberflächen
Mit deflektometrischen Verfahren können spiegelnde und teilspiegelnde Oberflächen untersucht werden, wobei sowohl die Vermessung lokaler topographischer Defekte als auch die 3-D-Modellgenerierung großer und komplex geformter Objekte möglich ist. Damit steht für solche Oberflächen eine optische Inline-Messtechnik zur Verfügung, die die klassische qualitative Prüfung um eine quantitative Messung ergänzt und damit eine robuste Defekterkennung und -bewertung ermöglicht.

Aussteller: Fraunhofer IOSB, Karlsruhe

Panorama Camera PanCam für die automatische Sichtprüfung von Bohrungen und Rohren

Das Endoskopie-System PanCam ist speziell für die Erkennung von Oberflächenfehlern in Innenräumen ausgelegt. Wichtige Anwendungen sind die Sichtprüfung von Werkstücken mit Bohrungen, wie z. B. Brems- und Kupplungszylinder, sowie die Sichtprüfung von Rohren. Durch die Entwicklung einer zusätzlichen neuen Beleuchtung ist nun auch die Inspektion von kleinen Sack-Bohrungen möglich. Durch die Verwendung von Panorama-Optiken erhält man einen Rundumblick auf die innenliegende Oberfläche, wobei die Prüfgeschwindigkeit eines 100 mm tiefen Bohrlochs bei ca. 3 Sekunden liegt..

Aussteller: Fraunhofer IIS, Fürth

Optische 3-D-Messtechnik

Kolibri CORDLESS – Handgeführtes optisches 3-D-Messsystem
Kolibri CORDLESS ist ein handgeführter kabelloser 3-D-Scanner für die 3-D-Qualitätssicherung und Digitalisierung. Durch Verwendung LED-basierter Digitalprojektoren und schneller Kameras gelingt es, die nötigen Mustersequenzen in weniger als 150 Millisekunden zu projizieren, so dass Verwacklungen beim Führen des Sensorkopfes mit der Hand und damit Messartefakte weitgehend vermieden werden können. Kolibri CORDLESS kann flexibel an verschiedenen Orten im Unternehmen eingesetzt werden und erreicht auch schwer zugängliche Bereiche wie z. B. Innenräume im Automobilbau. Weitere Einsatzgebiete sind 3-D-Messungen im Motorraum oder die Messung von Formgebungswerkzeugen in der Maschine.

Aussteller: Fraunhofer IOF, Jena

Kolibri HIGHSPEED – prozessintegriertes, hochauflösendes 3-D-Messsystem mit extrem kurzer Zykluszeit

Kolibri HIGHSPEED ist ein streifenprojektionsbasierter 3-D-Sensor zur Vermessung industrieller Produkte innerhalb eines Fließbandprozesses. So ist im Dauermessbetrieb des Systems eine Messgeschwindigkeit von rund 8,9 Millionen Pixeln pro Sekunde bei einer Messpunktdichte von 20 µm erzielbar. Die Genauigkeit auf der Prüfoberfläche liegt dabei bei 5 µm.

Aussteller: Fraunhofer IOF, Jena

Optische dimensionelle 3-D-Messtechnik
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

Unsichtbares sichtbar machen

Analyse und Modellierung der Mikrostruktur von Materialien
Die Eigenschaften von Materialien und Werkstoffen werden unter anderem durch ihre Mikrostrukturen bestimmt. Informationen über die räumliche Geometrie und die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in Werkstoffen unterstützen die Optimierung der Materialeigenschaften. Mit der Software MAVI lässt sich die Geometrie von Mikrostrukturen wie z. B. faserverstärkten Kunststoffen oder Schäumen bestimmen. Die aktuelle Software-Version 1.4 bietet neue Module zur lokalen Analyse und Bestimmung der Faserrichtungsverteilung aus 3-D-Bildern.

Aussteller: Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

Unsichtbares sichtbar machen mit Ultraschall

Sampling Phased Array zur 3-D-Visualisierung des Bauteilvolumens
Mit dem Prinzip des »Sampling Phased Array« wird das Ultraschallprüfverfahren um eine tomographische zwei- und dreidimensionale Bildgebung auch bei hoher Prüfgeschwindigkeit erweitert. Durch die verbesserte Nachweisgarantie von Fehlstellen und die Möglichkeit der quantitativen Auswertung der Prüfergebnisse eröffnen sich für die Ultraschallprüfung neue Möglichkeiten, wie beispielsweise für die Prüfung neuer Leichtbauwerkstoffe. Ein weiterer Vorteil ist die sehr einfache und kostengünstige Elektronik, bei der die integrierten Rechnerstrukturen der Signalverarbeitung die Bildgebung bewirken.

Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

Unsichtbares sichtbar machen mit Spectral Imaging im Nahen Infrarot

Erkennung unsichtbarer Klebstoffe und Additive auf Holzoberflächen
Die Verteilung »unsichtbarer« Substanzen in Schüttgütern (z. B. der Klebstoff auf Holzpartikeln) ist oft ein wichtiger Prozessparameter. Dieser kann überwacht werden, indem mit einer »Spektralkamera« von jedem Punkt einer Oberfläche Intensitätsspektren im Bereich des Nahen Infrarot (NIR) aufgenommen und mit Verfahren der Multivariaten Datenanalyse ausgewertet werden. Danach werden die Spektren klassifiziert und den Punkten der gescannten Oberfläche wieder zugeordnet, so dass die Verteilung der gesuchten Substanzen wieder als Bild dargestellt wird. So können Mischungsverhältnisse bzw. Verteilungen bestimmter Substanzen on-line analysiert werden.

Aussteller: Fraunhofer WKI, Braunschweig

Unsichtbares sichtbar machen mit Thermographie

Farbe in der Thermographie durch bi-spektrale Kameras
Bi-spektrale Thermographie-Kameras (Dual-Band-Kameras) messen gleichzeitig im mittleren und langwelligen Infrarot. Durch die Fusion der Bilder aus den unterschiedlichen Spektralbereichen mithilfe von sichtbaren Farben erhält man ein einziges neues Farbbild. Der Einsatz von Dual-Band-Kameras eröffnet damit neue Möglichkeiten für die Messung und Prüfung von Werkstoffen oder Bauteilen, die im Infrarotbereich wellenlängenabhängig unterschiedlich durchscheinend sind, wie beispielsweise keramische Werkstoffe oder Kunststoffe.

Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

Unsichtbares sichtbar machen mit Thermographie und Shearographie

Thermographie und Shearographie im komplementären Einsatz
Neuartige, ambitionierte Verbundsysteme lassen neue Anforderungen an die Qualitätssicherung entstehen, die mit den Prüfverfahren Thermographie und Shearographie gelöst werden können. Aufgrund der Redundanz und der weitgehend komplementären Funktionsweise sowie Synergieeffekten beider Prüfverfahren zueinander liegt in der Kombination beider Verfahren in einem Multisensorsystem hohes Potenzial, insbesondere bei der prozessintegrierten Qualitätsprüfung von Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden.

Aussteller: Fraunhofer IPA, Stuttgart

Unsichtbares sichtbar machen in transparenten Materialien

Prüfung transparenter Objekte nach DIN ISO 10110-3
Mit dem Prüfsystem Purity des Fraunhofer IOSB können bei transparenten Materialien wie z. B. Gläsern Transparenzänderungen, Einschlüsse von Fremdkörpern oder Blasen sowie Störungen auf der Oberfläche (z. B. Staub) erkannt und unterschieden werden, und zwar nahezu unabhängig von der Objektgeometrie. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen ermöglicht Purity mit einer mehrkanaligen Bildaufnahme die komplette Inspektion aus einer Ansicht. Das Prüfsystem charakterisiert und bewertet Defekte gemäß der DIN ISO 10110-3.

Aussteller: Fraunhofer IOSB, Karlsruhe

Defekterkennung in transparenten Materialien mit Optischer Kohärenztomographie OCT

Mit Optischer Kohärenztomographie (OCT) können Defekte und Inhomogenitäten in halb-transparenten dünnschichtigen Stoffen und Materialien charakterisiert und analysiert werden. Vorgestellt wird nun ein vollautomatisches System für den industriellen Einsatz, mit dem im Rahmen der »Null-Fehler-Produktion« frühzeitig in der Prozesskette Qualitätsabweichungen z. B. bei Folien erkannt werden können.

Aussteller: Fraunhofer IPT, Aachen

Unsichtbares sichtbar machen mit Terahertz

Zerstörungsfreie Prüfung mittels Terahertz-Messtechnik
Zwischen Mikrowellen und Infrarotstrahlung ist der Frequenzbereich der Terahertz-Wellen angesiedelt. Mit einer hohen Eindringtiefe und einer geringen Streuung bei gleichzeitig guter räumlicher Auflösung vereinigt die Terahertz-Strahlung die Vorteile angrenzender spektraler Bereiche. Die Terahertz-Technik befindet sich zwar für industrielle Anwendungen noch im Anfangsstadium, jedoch stehen inzwischen erste robuste und industrietaugliche Systeme zur Verfügung.

Aussteller: Fraunhofer IPM, Kaiserslautern

SAMMI Stand Alone Millimeter Wave Imager
SAMMI ist ein Tischgerät zur Prüfung von optisch nicht transparenten Materialien auf der Basis von Millimeterwellen. Dabei werden nicht metallische Verunreinigungen, Verklebungen oder Einschlüsse sichtbar gemacht und analysiert. Mögliche Einsatzbereiche von SAMMI sind vor allem die Qualitätssicherung oder die Entwicklung neuer Produkte.

Aussteller: Fraunhofer FHR, Wachtberg

Unsichtbares sichtbar machen mit Röntgen

Tragbarer Computertomograph CTportable
Die Röntgen-Computertomographie (CT) hat in den letzten Jahren als leistungsstarkes Werkzeug für die zerstörungsfreie Prüfung in der Industrie zunehmend an Bedeutung gewonnen. Mit CT kann ein dreidimensionales Volumenmodell mit der äußeren und inneren Struktur des Objekts dargestellt werden. Mit der CTportable steht nun eine kostengünstige, transportable Röntgen-Computertomographieanlage zur Verfügung, die flexibel an wechselnden Orten eingesetzt werden kann.

Aussteller: Fraunhofer EZRT, Fürth

Scorpius XLab®: Analytische Simulation des röntgen-tomographischen Aufnahmeprozesses

Scorpius XLab® ist ein Softwarepaket zur analytischen Simulation des gesamten röntgen-tomographischen Aufnahmeprozesses. Die Software automatisiert weitgehend die CT-Aufnahmeplanung und ermöglicht somit die Gewinnung objektiver Messergebnisse. Prüfmerkmale können bereits im Vorfeld mithilfe von virtuellen Objekten und entsprechenden Aufnahmeparametern am Rechner simuliert werden. Dadurch wird der Bedienereinfluss bei der Prüfung minimiert.

Aussteller: Fraunhofer EZRT, Fürth

Flexible Add-on-Computerlaminographie
Die Computerlaminographie (CL) ist eine besondere Variante der Computertomographie (CT). Gegenüber der CT hat die Laminographie den Vorteil, dass auch große, flächige Objekte mit hoher geometrischer Auflösung untersucht werden können. Mittels einer Erweiterung können etablierte CT-Systeme um laminographische Fähigkeiten ergänzt werden.

Aussteller: Fraunhofer EZRT, Saarbrücken

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

Inline-Computertomographie-System für die prozessintegrierte Bauteilprüfung

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

Wichtige Daten

Messe Control 2011
Datum 3. bis 6. Mai 2011
Ort Messe Stuttgart
Stand Halle 1, 1502
Beteiligte Partner
Fraunhofer-Allianz Vision, Geschäftsstelle, 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 Holzforschung WKI, Braunschweig
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 Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Saarbrücken
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., München
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