Bildverarbeitung

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Sensoren minimieren die Fehlertoleranz in der 3D-Inline-Messtechnik

Bei der Produktion hochwertiger Fahrzeuge ist hohe Maß- und Passgenauigkeit gefordert. Dies kann nur mit genau auf die Produktion abgestimmten Bildverarbeitungssystemen – konkret mit exakter 3D-Vermessung auf der Basis von Geometry-Gauging-Sensoren – erreicht werden.

Bild 1: Automatisierte Messzelle zur Kontrolle schwer zugänglicher Messpunkte.

Exakte 3D-Vermessung sichert hohe Passgenauigkeit

Die exakte 3D-Vermessung sichert hohe Passgenauigkeit und verfolgt das Ziel, die Maßhaltigkeit von Einzelteilen und bereits montierten Aggregaten zu prüfen. Die optischen Geometry-Gauging-Sensoren (GGS) ermöglichen nach Angeben des Herstellers Isra das exakte zwei- und dreidimensionale Vermessen von Komponenten oder Werkstücken und das Bestimmen ihrer Positionen in Raumkoordinaten während des Fertigungsprozesses mit hoher Genauigkeit.

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Aufgrund ihrer kompakten Bauform lassen sich die Geometry-Gauging-Sensoren einfach in vorhandene Anlagen integrieren. Dabei werden, wie es weiter heißt, eine hohe Flexibilität und eine kosteneffektive Automation gewährleistet. Der Sensor kann für Umgebungstemperaturen zwischen 10 und 45 °C kalibriert werden, sodass die Messungen temperaturunabhängig genaue Ergebnisse liefern.

In der Variante als Kompakt-Sensor gibt es nun eine neue Bauform für geringe Arbeitsentfernungen zum Messobjekt. Der kompakte Sensor ist auf einer Roboterhand montierbar. Aufgrund der Abmessungen des Sensors von 155 mm × 50 mm × 200 mm können laut Isra auch schwer zugängliche Messpositionen erreicht werden. Bei Einsatz von Progressive-Scan-Kameras kann sich der Sensor sogar in Bewegung befinden und trotzdem hochgenau messen.

Das Verfahrensprinzip dieser Sensoren lässt sich sowohl im stationären Aufbau, im mobilen robotergestützten Aufbau als auch hybrid realisieren. So können mobile Sensoren auch verdeckte Konturen erfassen, die für stationäre Kameras nicht sichtbar sind. Entsprechend dem zum Einsatz kommenden LED-Projektionsverfahren werden mehrere Linien auf das zu messende Objekt projiziert. So ist eine komplette und robuste 3D-Oberflächennachbildung möglich. Als Messinformationen werden markante Objektmerkmale wie Kurven, Punkte, Flächenprofile und Löcher genutzt. Mit einer Kamera und optimierten High-Speed-Algorithmen eignen sich die Sensoren auch für schnelle Anwendungen.

Die prozessübergreifende Software Q-VIS (Bild 2) ermöglicht als separate Softwarelösung oder in Kombination mit dem Inline-Messtechnik-Paket ein durchgängiges Qualitätsmanagement der Prozessmessdaten. Das Datenbanksystem ist unabhängig von Sensorik und Robotik auf einem zentralen Server installiert und lässt sich von beliebig vielen Anwendern von deren Büro-PC nutzen.

Messabweichungen werden räumlich dargestellt

Mit dem System ist den Angaben zufolge die lückenlose Überwachung, Visualisierung, Analyse und Optimierung möglich – von der lokalen Messzelle über alle Fertigungslinien und jedes Fahrzeug pro Werk oder weltweit mit lokalem und globalem Zugriff. Das Leitstand-Modul präsentiert den aktuellen Qualitäts-Status und führt die verschiedenen Messdaten zusammen: Auf einen Blick wird erkannt, ob ein Messobjekt insgesamt die vorgegebenen Toleranzen einhält.

Mit nur drei Mausklicks gelangt der Bediener vom visualisierten Gesamtstatus zu einzelnen analysierten Messergebnissen. Das Analyse-Modul übernimmt die Verarbeitung der 2D- und 3D-Messdaten, zeigt schnell Parameter an, die charakteristisch für einen Tag sind, und analysiert ebenso längerfristige Veränderungen. Komplexe mathematische Berechnungen und Pro-zessanalysen helfen bei der Produktionsoptimierung. Das Visualisierungs-Modul stellt alle Messabweichungen in einem CAD-Modell räumlich dar. Das Berichts-Modul bietet aussagefähige Statistiken. Das Management-Modul ermöglicht Entscheidungsvorlagen.

Das Gesamtsystem bietet dem Anwender somit eine lückenlose Qualitätsprüfung und -auswertung lokal je Messzelle sowie über alle Karossen. Die Systeme eignen sich insbesondere für die anspruchsvollen Inline-Messungen in der Automobilindustrie. Sie werden direkt in die Produktionsprozesse integriert, um jedes Bauteil zu prüfen.