Systemlösungen und Softwarebausteine zur Inline-Qualitätssicherung und individualisierten optischen Qualitätssicherung

Die Individualisierung von Produkten und damit einhergehende kleine Losgrößen bis zur Stückzahl 1 erfordern zunehmend flexiblere Mess- und Prüfsysteme für eine wirtschaftliche Absicherung von Produktqualität und Fertigungsprozess. Das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg, entwickelt dafür optische 2D/3D-Messsysteme zur Inline-Qualitätsprüfung und Prozessregelung und wendet die Technologien ebenso für Assistenzsysteme in der variantenreichen Produktion an. Neben schlüsselfertigen Systemlösungen für Endanwender werden auch für Systemintegratoren verschiedene technologische Funktionsbausteine als Softwarebibliotheken für die Realisierung optischer Mess- und Prüflösungen angeboten. Am Fraunhofer Vision-Stand bei der Control werden einige dieser Softwarebausteine vorgestellt.

OptoInspect3D Inline - Softwarebibliothek zur geometrischen Auswertung von 3D-Scandaten

OptoInspect3D Inline ist eine Bibliothek für die Analyse und Auswertung von 3D-Punktewolken und Geometrien. Zielgruppen für die Anwendung der Software sind neben Sensor- und Geräteherstellern Systemintegratoren für automatisierte Lösungen zur Qualitätssicherung. Flexible Lizenzmodelle und bei Bedarf eine individuelle Anpassung oder aufgabenspezifische Erweiterung der Funktionalität bieten eine breite Anwendbarkeit der Bibliothek.  

Im Funktionsumfang enthalten sind

  • Registrierung (Ausrichtung) von Punktwolken und CAD-Daten
    Approximation geometrischer Primitive (2D-, 3D-Regelgeometrieelemente)
    Segmentierung
    Schnitte, Projektionen, Abstandsberechnungen
    Filterung, Homogenisierung und Glättung
    Bestimmung von Messgrößen aus Parametern der geometrischen Primitive

Die Softwarebibliothek »OptoInspect Inline« ist durch die Physikalische-Technische Bundesanstalt PTB zertifiziert und wird von der Firma  scapos AG in Sankt-Augustin vermarktet.

3D-Scandaten einer Kurbelwelle von OptoInspect3D Inline
© Fraunhofer IFF

3D-Scandaten einer Kurbelwelle

OptoInspect3D Planer - Flexible CAD-gestützte Prüf- und Ansichtenplanung

Variantenreiche Produkte erfordern für eine automatisierte Qualitätsprüfung hochflexible Mess- und Prüflösungen. Ein zentraler Schlüssel flexibler Systeme ist die durchgängige Nutzung digitaler Daten und Modelle von Produkt und Prüfsystem.
OptoInspect3D Planer ist eine Methodenbibliothek für eine flexible CAD-gestützte Ansichten- und Prüfplanung. Digitale Modelle und Simulationen sind dabei die Grundlagen für eine automatisierbare

  • Prüfpositionsbestimmung,
    Berechnung von Sensorbahnen und
    Bereitstellung von SOLL-Daten ohne Einlernen und ‚Golden Sample‘,

welche flexibel für Systemlösungen genutzt werden können.

OptoInspect3D Planer - CAD-gestützte Prüf- und Ansichtenplanung
© Fraunhofer IFF

CAD-gestützte Ansichten- und Prüfplanung

OptoInspect3D Calib - Softwarebibliothek zum Kalibrieren und Einmessen optischer Sensoren und Systeme

Sollen Maß- und Formtoleranzen eines Produkts optisch geprüft werden, erfordert das ein absolut messendes System. Dazu bedarf es neben kalibrierten Einzelsensoren einer exakten Kenntnis der räumlichen Lage aller Systemkomponenten mit Bezug zum Messobjekt, die einmalig bestimmt werden muss. Damit können die Messdaten der Einzelsensoren in ein gemeinsames Koordinatensystem transformiert und darin geometrische Merkmale, wie z. B. Durchmesser oder Rundlauf, bestimmt werden.

Hierfür bietet die Softwarebibliothek OptoInspect3D Calib Systemintegratoren sowie Sensor- und Geräteherstellern eine Methode und Funktionen, um die Lage von Sensoren und Bewegungsachsen anwendungsspezifisch konfigurierter Systeme automatisiert zu bestimmen.

Die Funktionen sind für Laserabstandsensoren, Laserlichtschnitt- oder Streifenlichtsensoren sowie Kamerasensoren geeignet.

OptoInspect3D Calib - System zum Kalibrieren und Einmessen optischer Systeme
© Fraunhofer IFF

System zum Kalibrieren und Einmessen optischer Systeme (Vorderansicht)

Anwendungsbeispiel: Assistenzsystem für flexible Prozessabsicherung in der Schalttafelmontage

Am Beispiel einer Montage individuell herzustellender Schalttafeln wird eine Lösung zur Prozess- und Qualitätsabsicherung gezeigt. Die Systemlösung nutzt softwarebasierte Assistenzfunktionen zur Unterstützung des Werkers bei seiner Montage und intelligente Algorithmen zur objektiven Qualitätsprüfung des Montageergebnisses.

Assistenzsystem zur Unterstützung des Werkers bei der Montage von Schalttafeln
© Fraunhofer IFF

Assistenzsystem zur Unterstützung des Werkers bei der Montage von Schalttafeln