Leitfaden zur Inspektion von Oberflächen mit Bildverarbeitung - Band 9

Block 1: Einführung und Grundlagen

Optische Inspektion von technischen Oberflächen

Für die Funktionalität und Ästhetik von technischen Objekten spielen Oberflächen eine wesentliche Rolle. Die optische Oberflächeninspektion wird gegenüber anderen Aufgabenstellungen der Qualitätssicherung abgegrenzt; sie wird mit der visuellen Sichtprüfung verglichen und es werden zukunftsorientierte Trends beschrieben.

Konzeption und Aufbau eines Online-Oberflächeninspektionssystems

Die wichtigsten Anforderungen an ein Online-Oberflächeninspektionssystem werden aufgezählt und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten des Systemaufbaus erläutert.

Flexible roboterbasierte Inline-Qualitätsüberwachung mit bildgebenden Sensoren

In zunehmendem Maße werden Roboter mit Multisensorik für anspruchsvolle Fertigungs- und Messaufgaben eingesetzt. Ein besonders attraktives Einsatzgebiet ist die Inline-Qualitäts­überwachung komplexer großflächiger Fer­ti­gungsteile, wie z. B. Rumpfschalen von Flug­zeugen.

Intensitätsbasierte Bildregistrierung in der industriellen Bildverarbeitung

Matching- bzw. Registrierungsverfahren kommen zum Einsatz, wenn zwei oder mehr Bilder mit ähnlichem Inhalt aneinander auszurichten sind. Vorgestellt werden intensitätsbasierte Registrierungsmethoden, die bei der Lösung von Bildverarbeitungsaufgaben in industriellen Anwendungen eingesetzt werden, z. B. bei der Oberflächenqualitätskontrolle von Dichtungen.

 

Titelbild Leitfaden 9
© Fraunhofer-Allianz Vision

Leitfaden 9

Block 2: Funktionale Oberflächen, Mikrostrukturen, Rauigkeit

3D-Messung durch Verwendung eines Farbfokus-Sensors

In den letzten Jahren wurden vollautomatische optische Oberflächenmessgeräte entwickelt, die auf einem Farbfokussensor beruhen und die Höhe einer Probe durch Auswertung von Schärfeninformation ermitteln. Solche Messgeräte liefern neben den Höhenwerten der Oberfläche auch eine Farbinformation, die exakt zur Höheninformation registriert ist, und eignen sich daher z. B. zur Messung von Oberflächenrauheiten.

Konfokale 3D-Bildaufnahme zur zuverlässigen Oberflächenanalyse

Eine Weiterentwicklung der konfokalen Mess­technik ist das SISCAN-Prinzip, mit dem dreidimensionale, teilweise auch stark reflektierende Oberflächenprofile mit hohen Datenraten geprüft werden können. Beschrieben wird das Verfahren am Beispiel der Messung von Mikroschweißnähten.

Optische 3D-Oberflächenmessung mittels Konfokaltechnik - Einsatz im Automobilbau

Vorgestellt wird ein 3D-Konfokalmikroskop, das auf Grund seiner Präzision und Robustheit sowohl im Laborbereich als auch direkt in der Qualitätskontrolle in rauer Fertigungsumgebung zum Einsatz kommen kann. Anwendungsbereiche finden sich im Fahrzeugbau, z. B. bei der Messung der 3D-Topographie von strukturierten Feinblechen.

 

Block 3: Oberflächen mit Geometrie- oder 3D-Defekten

Kombinierte optische Vermessung und Oberflächenprüfung von 3D-Objekten

Die Qualitätskontrolle eines Objekts muss im Allgemeinen sowohl seine Geometrie als auch die Beschaffenheit seiner Oberfläche umfassen, und das möglichst mit einem einzigen System. Vorgestellt wird ein integriertes System, das Verfahren der optischen 3D-Messtechnik mit Verfahren der Oberflächenprüfung verbindet.

3D-Oberflächeninspektionssysteme mit fotometrischem Stereo

Erläutert wird eine Messanordnung, die für jedes Oberflächenelement sichere Informationen über Farbe, Glanz und 3D-Eigenschaften liefert und damit Grundlage für eine zuverlässige Unterscheidung von Fehlstellen und zulässigen Strukturen ist. Das System basiert auf dem Prinzip des fotometrischen Stereo.

Kombinierte 2D-/3D-Bildverarbeitung für die Schweißnahtkontrolle

Um den hohen Qualitätsstandards bei der Schweißnahtkontrolle in der Fahrzeugproduktion gerecht werden zu können, wurde, basierend auf einer hochdynamischen CMOS-Kamera mit linear-logarithmischer Sensorkennlinie, ein Bildverarbeitungssystem entwickelt, das universell zur vollautomatischen Nahtkontrolle beim Laserschweißen und beim Laserlöten eingesetzt werden kann.

Frühzeitige Detektion von unsichtbaren 3D-Oberflächenfehlern auf Blechen

Das beschriebene System wurde zur Detektion und Klassifikation von Fehlern auf nicht glänzenden Oberflächen konzipiert. Der Sensor kann auf verschiedenen Handlingsystemen montiert werden und an die jeweiligen Messaufgabe angepasst werden.

3D-Oberflächenprüfung für die 100-Prozent-Prüfung im Fertigungsprozess

Besitzen die zu prüfenden Oberflächen eine eigene Struktur, wie z. B. Kanten, so müssen diese von Fehlern unterschieden werden. Mit einem speziellen Verfahren, das extra für die Erreichung kurzer Taktzeiten konzipiert wurde, können Oberflächenfehler zuverlässig von geometrischen Sollmerkmalen unterschieden werden.

 

Block 4: Farbige und texturierte Oberflächen

In-Prozess Kontaminationskontrolle mittels NIR-Systemen

Verunreinigungen auf Oberflächen können in nachgelagerten Prozessen, wie beim Lackieren, Beschichten oder Kleben, zu erheblichen Qualitätsmängeln führen. Bei dem vorgestellten Sensorsystem handelt es sich um einen Infrarotsensor, der mittels einer Reflexionsmessung den Verschmutzungsgrad der Oberflächen bestimmt.

Fehlerdetektion in strukturierten Oberflächen

Um für die automatische Oberflächenprüfung neue Anwendungsbereiche zu erschließen, sind Sichtprüfsysteme mit einfacher und intuitiver Bedienung erforderlich. Mit dieser Zielsetzung wurde ein Verfahren entwickelt, das die Fähigkeit des Menschen nachahmt, fehlerhafte Bereiche in strukturierten Oberflächen ohne vorheriges Training aufzufinden.

Farberkennung

Eine wichtige und unmittelbar erfassbare Eigenschaft von Oberflächen ist ihre Farbe. In einigen Fällen lässt sich die Oberflächenfarbe auch zur Prozesskontrolle heranziehen. Mit heutiger Technologie ist es möglich, auch ortsaufgelöst spektroskopische Messungen an Oberflächen vorzunehmen, die dann in die genormten Farbräume umgesetzt oder direkt ausgewertet werden können.

Oberflächeninspektion von glänzenden Metallteilen

Mit dem beschriebenen „trevista“-Verfahren, einer Weiterentwicklung der Shape-from-Shading-Methode, können auch schwierige Aufgaben, wie die Oberflächenprüfung von Metallen, gelöst werden. Das Verfahren kombiniert die Vorteile der 2D- und 3D-Bildauswertung, indem Formmerkmale mit hoher Geschwindigkeit ausgewertet werden.

 

Dieser Leitfaden wurde überarbeitet und umfänglich erweitert und ist nun als Band 16 erhältlich.

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ISBN: 3-8167-7061-4
ISSN: 1618-1565