Automatisierte Ansichtenplanung für die komplexe Oberflächeninspektion

Bahnplanung und Oberflächeninspektion
© Fraunhofer ITWM
System zur Bahnplanung und robotergestützten Oberflächeninspektion

Inspektionssystem für die vollständige Erfassung und Bewertung von Oberflächen

Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern stellt ein robotergestütztes Oberflächeninspektionssystem zur vollständigen Prüfung industrieller Bauteile vor. Der Fokus liegt dabei auf der objektiven und vollständigen Erfassung und Bewertung der Oberfläche. Das Besondere des Systems: es verfügt über mehrere Schnittstellen für die Bildaufnahme, untersucht das Bauteil und leistet den Abgleich mit dem CAD-Modell sowie die Visualisierung dieses CAD-Modells; darüber hinaus beinhaltet es die Algorithmen zur automatischen Berechnung von Ansichtspunkten. Die Visualisierung des CAD-Modells wird je nach Ansichtspunkt des Roboters sukzessiv modifiziert, sodass die bereits geprüften Bauteilregionen sichtbar gekennzeichnet werden.

Bei der Herstellung von Produkten der verarbeitenden Industrie können an den einzelnen Teilen Oberflächenfehler entstehen, beispielsweise durch Werkzeugabnutzung, aber auch durch Materialfehler oder Ähnliches. Solche fehlerhaften Bauteile dürfen aus sicherheitstechnischen Gründen oder einfach aufgrund ästhetischer Überlegungen die Produktion nicht verlassen. Eine 100-Prozent-Kontrolle ist deswegen unumgänglich. Automatisierte Oberflächenprüfsysteme sind eine zuverlässige und objektive Methode, um die Qualität im Herstellungsprozess sicherzustellen.

Robotergestützte Oberflächeninspektion und Bahnplanung

Oft sind die Freiformoberflächen von Prüfteilen so komplex, dass es nicht leicht ist, Kamera und Beleuchtung so zu führen, dass tatsächlich die gesamte Oberfläche stabil geprüft werden kann. Für solche Fälle hat das Fraunhofer ITWM ein System entwickelt, das aufgrund des Vorwissens aus CAD-Daten automatisiert ein Bauteil vollständig scannen kann. Mithilfe eines Roboters werden eine herkömmliche Kamera und eine diffuse Beleuchtungseinheit um das Objekt geführt. Die bereits gescannten Bauteilregionen werden markiert (iO/niO), sodass ein vollständiger Oberflächenscan unabhängig von der Bauteilkomplexität nach einer bestimmten Anzahl von Bildaufnahmen gewährleistet werden kann. Messbereich und Länge der minimal notwendigen Scandauer können so beliebig an die Anforderungen der Inspektionsaufgabe angepasst werden.

Nutzung der CAD-Daten für die Oberflächeninspektion

CAD-Daten von Bauteilen mit komplexer Geometrie beinhalten wertvolle Informationen über die Orientierung und Krümmung der Bauteiloberfläche. Diese Informationen in Kombination mit Strahlenverfolgungs-Verfahren (Raytracing) ermöglichen eine effiziente Berechnung des Bauteils aus der Perspektive der Kamera. Somit ist es möglich, die Sichtbarkeit der Bauteilregionen für eine Kamera zu bestimmen. Je nach Komplexität der Bauteilgeometrie (Bohrungen, Aushöhlungen) kann es dementsprechend aufwändig sein, eine vollständige Oberflächeninspektion zu erzielen.

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