Kombinierte Oberflächeninspektion und Ultraschallanalyse von metallischen Bauteilen

Bei vielen Produkten aus dem Bereich der verarbeitenden Industrie spielen visuelle Eindrücke bei der Beurteilung der Qualität eine entscheidende Rolle. Die Oberflächenmesstechnik gewinnt hierbei vor dem Hintergrund steigender Qualitätsansprüche und stetig wachsender Automatisierungsanforderungen zunehmend an Bedeutung. Die automatisierte Qualitätsprüfung ist dem menschlichen Auge weit überlegen und hilft den Herstellern, die hohe Qualität ihrer Produkte sicherzustellen und dabei Ressourcen und Geld zu sparen.

Kamera MASC
© Fraunhofer ITWM

Kamera

Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) erarbeitet Speziallösungen für die Qualitätskontrolle von komplexen Bauteilen mit strukturierten, texturierten Oberflächen. Zur Lösung dieser Aufgaben der klassischen Oberflächenprüfung wird das MASC-System (Modular Algorithms for Surface Control) eingesetzt. Dieses System enthält verschiedene Software-Tools, die mittels digitaler Bildverarbeitung Materialfehler automatisch detektieren und klassifizieren bzw. Farbnuancen erkennen können. Durch den modularen Aufbau können kundenspezifische Lösungen in relativ kurzer Zeit entwickelt werden. Für unterschiedliche Anwendungsbereiche wie Metall-, Kunststoff-, Holz-, Leder- und Vliesindustrie wurden bereits Prüfsysteme realisiert.

Ein mit Standardoptik erzeugtes Bild. Insgesamt wurden vier Bilder aufgenommen.
© Fraunhofer ITWM

Ein mit Standardoptik erzeugtes Bild. Insgesamt wurden vier Bilder aufgenommen.

Die tiefensegmentierte Höhekarte wurde aus den vier Aufnahmen berechnet.
© Fraunhofer ITWM

Die tiefensegmentierte Höhekarte wurde aus den vier Aufnahmen berechnet.

Außerdem bietet das ITWM mit dem Ultraschall-Imaging eine bildgebende Technologie zur Erkennung von Fehlern oder zur Charakterisierung von Materialeigenschaften an. Der Fokus liegt dabei auf Lösungen für anspruchsvolle mathematische Fragestellungen bei der Bildgewinnung mittels Ultraschall unter Berücksichtigung der zugrunde liegenden physikalischen und systemtheoretischen Gegebenheiten. Um der Vielzahl der Anwendungen im Bereich der Qualitätssicherung und -überwachung gerecht zu werden, stehen leistungsfähige Simulationstools, Abbildungsalgorithmen und Signalverarbeitungsalgorithmen zur Verfügung. Diese werden zur Durchführung virtueller und zur Optimierung realer Inspektionen eingesetzt.

Ultraschall-Messsystem MASC
© Fraunhofer ITWM

Ultraschall-Messsystem

Prüfling einer Ultraschall-Messung
© Fraunhofer ITWM

Prüfling einer Ultraschall-Messung

Messergebnis nach der Ultraschall-Messung
© Fraunhofer ITWM

Messergebnis nach der Ultraschall-Messung

Zwei Prüfsysteme können im Einsatz zur Inspektion von Oberflächen mittels Optik und Ultraschall kombiniert werden. Hierdurch können produktionsbedingte Oberflächenfehler und Oberflächenstrukturen wie z. B. Kerbzahlen detektiert werden.