Fraunhofer Vision Control 21 Visual
Fraunhofer Vision Control 21 Visual

Control 2021 Virtuell

Systeme und Technologien für die industrielle Qualitätssicherung

Systeme und Technologien für die Qualitätssicherung bei der Control Virtuell 2021

Optische und akustische Qualitätssicherung und Bildverarbeitung

Die Fraunhofer-Institute, die zum Thema Bildverarbeitung und berührungslose Mess- und Prüftechnik unter anderem im Geschäftsbereich Vision zusammenarbeiten und ihre Kompetenzen bündeln, stellen im Rahmen der Control Virtuell zahlreiche Neu- und Weiterentwicklungen vor.

Trotz der Absage der Control für das Jahr 2021 bleiben die Neuentwicklungen von Fraunhofer Vision relevant und wir möchten Sie einladen, sich auf den folgenden Webseiten einen Überblick über die geplanten Systeme zu verschaffen.

Neu bei der Control Virtuell 2021

Optische 3D-Messtechnik und -Sensorik

Rundum-3D-Formvermessung transparenter Objekte mit thermischer Streifenprojektion

Bei vielen industriellen Fertigungsprozessen besteht die Notwendigkeit, optisch »unkooperative« Oberflächen zu erfassen. Diese transparenten, spiegelnden oder tiefschwarzen Oberflächen sind mit konventioneller Sensorik schwierig bzw. gar nicht erfassbar. Ein neuartiges 3D-Messverfahren, ausgezeichnet als »inVISION Top Innovation 2021«, bietet eine Lösung für diese Beschränkungen. Oberflächen werden über die abgestrahlte Wärme und nicht über das reflektierte Licht detektiert. Mit dem System »Glass360Dgree« demonstriert das Fraunhofer IOF erstmals die automatische schnelle Rundum-3D-Formvermessung unkooperativer Objekte ohne Oberflächenbehandlung.

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Aussteller: Fraunhofer IOF, Jena

Messsystem »Glass360Dgree«
© Fraunhofer IOF
Messsystem »Glass360Dgree«

Interaktive, robotergeführte 3D-Sensorik für die schnelle Prüfung großer und komplexer Werkstücke


Um große und komplex geformte Werkstücke, wie Karosserie- oder Gussteile, automatisiert abzuscannen, werden in den Prüfprozessen Sensoren an Roboterarme integriert. Jeder automatisierte Messablauf muss dabei spezifisch für jedes Werkstück geplant werden. Dieses Einlernen ist aufwendig und zeitraubend und kann daher nur für wenige Werkstücke durchgeführt werden. Aus diesem Grund wurde am Fraunhofer IOF ein robotergeführtes Sensorsystem entwickelt, das durch einfache Gesten des Bedieners interaktiv gesteuert werden kann. Die Gesten werden von einem 3D-Interaktionssensor erkannt und automatisch in Befehle für das kollaborative Robotersystem übersetzt. Ohne über Spezialkenntnisse zu verfügen, kann der Bediener somit in Echtzeit Messaufgaben anweisen. Durch diese neue Art der Mensch-Roboter-Interaktion können sich menschliche Fähigkeiten und Sensortechnik in Qualitätssicherungsprozessen ergänzen.

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Aussteller: Fraunhofer IOF, Jena

Der 3D-Interaktionssensor erkennt die angezeigte Messposition für den robotergeführten Prüfsensor.
© Fraunhofer IOF
Der 3D-Interaktionssensor erkennt die angezeigte Messposition für den robotergeführten Prüfsensor.

Monokulare 3D-Kameras

Das Fraunhofer IOF hat ein neuartiges Kamerasystem zur passiven, optischen 3D-Objekterfassung entwickelt. Das Aufnahmeprinzip basiert auf der Integration eines mikrooptischen Phasenelements innerhalb eines konventionellen Kameraobjektivs. Die Abbildungseigenschaften des Objektivs werden so verändert, dass die 3D-Informationen des Objektfelds direkt in der aufgenommen Rohbildverteilung kodiert sind. Durch eine angepasste Bildnachverarbeitung kann anschließend einerseits das Tiefenprofil des Objekts und andererseits die hochaufgelöste, laterale Objektverteilung rekonstruiert werden. Einsatzmöglichkeiten finden sich von der Mensch-Maschine-Interaktion über die Qualitätskontrolle in Fertigungsprozessen bis hin zum Bereich Virtual und Augmented Reality.

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Aussteller: Fraunhofer IOF, Jena

Monukulare 3D-Kamera - Tiefenprofil
© Fraunhofer IOF
Aufgenommenes Rohbild (links) und rekonstruiertes Tiefenprofil (rechts).

Zerstörungsfreie Prüfung mit optischer Kohärenztomographie

Hochauflösende Optische Kohärenztomographie für die Messung dünner Schichten

Das Fraunhofer IPT, Aachen, beschäftigt sich unter anderem mit der Entwicklung produktionsbegleitender Messtechnik für die Automobilindustrie, dem Maschinen- und Anlagenbau, der Luftfahrtindustrie, der Medizintechnik und Biotechnologie. Bei einer Vielzahl von industriellen Anwendungen bedarf es einer hochauflösenden, zerstörungsfreien Messtechnik, um Schichtdicken in Echtzeit zu erfassen und somit die Dosierung bzw. Auftragsmenge während des Prozesses regulieren zu können. Für derartige Anwendungen, unter welche die Schichtdickenmessung von Lacken auf einem Substrat fällt, hat das Fraunhofer IPT ein hochauflösendes System der optischen Kohärenztomographie (ultra high resolution OCT, UHR-OCT) entwickelt, welches zerstörungsfrei Querschnittbilder generiert und die Differenzierung von Schichten im Bereich von einem Mikrometer erlaubt.

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Aussteller: Fraunhofer IPT, Aachen

Kompakter Scankopf eines OCT-Systems
© Fraunhofer IPT
Kompakter Scankopf eines OCT-Systems

Zerstörungsfreie Prüfung mit Wärmefluss-Thermographie

Automatisierte Prüfung von Schmiedeteilen auf Oberflächenfehler mit induktiv angeregter Thermographie und maschinellem Lernen

Trotz ständiger Verbesserungen von Herstellungsprozessen kann es, sei es durch Vormaterialfehler oder durch Abweichungen von den idealen Prozessparametern, zu Fehlern in hergestellten Schmiedebauteilen kommen. Weit verbreitete Methoden der zerstörungsfreien Prüfung sind die Magnetpulver-Rissprüfung bzw. die Farbeindringprüfung. Mit dem am Fraunhofer IZFP entwickelten System zur robotergestützten Induktionsthermographie »ForgeCheckTherm« kann unter anderem eine erhöhte Prüfzuverlässigkeit erreicht werden.

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Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

System zur automatisierten Prüfung von Schmiedeteilen auf Oberflächenfehler mit induktiv angeregter Thermographie
© Fraunhofer IZFP
System zur automatisierten Prüfung von Schmiedeteilen auf Oberflächenfehler mit induktiv angeregter Thermographie

Akustisches Monitoring für die Qualitätssicherung

IDMT-ISAAC Software zur KI-basierten, akustischen Qualitätssicherung

Am Fraunhofer IDMT werden, auf Basis neuester KI-Technologien, intelligente Applikationen zum akustischen Monitoring zur Anwendung in der industriellen Qualitätssicherung entwickelt. Akustische Verfahren können dort verlässliche Ergebnisse liefern, wo beispielsweise optische Verfahren an ihre Grenzen stoßen. Bei  der virtuellen Control werden  die neuesten Entwicklungen der prototypischen Software IDMT-ISAAC für die KI-basierte, akustische Qualitätssicherung vorgestellt – auch für Anwender ohne KI-Expertenwissen.

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Aussteller: Fraunhofer IDMT, Ilmenau

Die prototypische Software IDMT-ISAAC des Fraunhofer IDMT liefert KI-basierte Audioanalyse-Werkzeuge, die auch von Anwendern ohne KI-Expertenwissen genutzt werden können. Angepasst an spezifische Produktionsprozesse und Anforderungen im eigenen Unternehmen, können die Nutzer ihre Qualitätssicherung durch die Analyse von Audiodaten erweitern und optimieren.
© Fraunhofer IDMT
Die prototypische Software IDMT-ISAAC des Fraunhofer IDMT liefert KI-basierte Audioanalyse-Werkzeuge, die auch von Anwendern ohne KI-Expertenwissen genutzt werden können. Angepasst an spezifische Produktionsprozesse und Anforderungen im eigenen Unternehmen, können die Nutzer ihre Qualitätssicherung durch die Analyse von Audiodaten erweitern und optimieren.

Tracking und Verfolgung von Objekten

Bildbasierte Anomaliedetektion durch Künstliche Intelligenz

Produzierende Unternehmen stehen vor der Herausforderung, ihren Qualitätsstandard weiter zu erhöhen, um sich auf dem Weltmarkt behaupten zu können. Zur Sicherstellung von funktionalen und ästhetischen Eigenschaften eines Produkts entwickelt das Fraunhofer IPK neuartige Ansätze für datenreduzierte KI-Anwendungen. So ist es möglich, den Vorteil KI-basierte Bildverarbeitung in den Inspektionsprozess einzubinden, ohne den dabei entstehenden großen Aufwand der Trainingsdatenerhebung in Kauf nehmen zu müssen. Möglich ist dies durch die Umformulierung der Inspektionsaufgabe: Anstatt explizit angelernte Defekte in Bildern zu erkennen, wird jede Abweichung (Anomalie) von einem definierten Qualitätsstandard erkannt (Anomalie). Dazu wird die KI lediglich mit defektfreien Produkten trainiert, die naturgemäß in deutlicher größerer Stückzahl vorliegen als defekte Produkte.

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Aussteller: Fraunhofer IPK, Berlin

Beispiel einer bildbasierten Anomaliedetektion für einen Kühlkörper aus Aluminium
Beispiel einer bildbasierten Anomaliedetektion für einen Kühlkörper aus Aluminium, Sollzustand (oben) und reales Objekt mit Defekten (unten)

Logic. KI basierte Bildverarbeitung nutzbar machen

Mit dem Projekt Logic. verfolgt das Fraunhofer IPK das Ziel, Unternehmen beim Einsatz von KI-Technologien zu unterstützen. Logic. basiert auf einer modularen, servicebasierten Plattform zur Lösung von Problemen im Bereich der industriellen Bildverarbeitung auf Basis künstlicher Intelligenz und bietet Schnittstellen zu Erfassungsgeräten. Das Assistenzsystem liefert Vorschläge und kann so gemeinsam mit den Anwendern den industriellen Prozess optimieren.

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Aussteller: Fraunhofer IPK, Berlin

Logic. ist eine Endgeräte unabhängige Technologie für KI-basierte Bildverarbeitung
© Fraunhofer IPK
Logic. ist eine Endgeräte unabhängige Technologie für KI-basierte Bildverarbeitung

Mobile und markerfreie Rückverfolgung von Bauteilen (Track & Trace Fingerprint mobil)

Wer Produktionsdaten auf ein individuelles Bauteil zurückführen oder die Echtheit einer Komponente überprüfen möchte, muss diese eindeutig identifizieren können. Das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg hat mit »Track & Trace« ein System zur Rückverfolgung von Massenbauteilen entwickelt, das Werkstücke ganz ohne zusätzliche Markierungen erkennt – allein anhand der individuellen Bauteiloberfläche, die für jedes Bauteil quasi einen eigenen »eindeutigen Fingerabdruck« liefert. Das System wurde nun um die Variante „Track & Trace Fingerprint mobil“ erweitert. Mit diesem tragbaren Lesesystem können Anwender somit z. B. den Zustand und die Historie von Bauteilen in der gesamten Produktionshalle kontrollieren.

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Aussteller: Fraunhofer IPM, Freiburg

Track und Trace Fingerprint mobil im praktischen Einsatz
© Fraunhofer IPM
Track und Trace Fingerprint mobil im praktischen Einsatz

Optische Inline-Spektroskopie

SmartSpectrometer - Intelligente Prozess-Analytik für Industrie 4.0

Das vom Fraunhofer IOSB entwickelte modulare und intelligente Spektrometersystem »SmartSpectrometer« ermöglicht die Überwachung von qualitätsrelevanten Materialparametern in Echtzeit. Individuelle Lösungen für die Qualitäts- und Prozesskontrolle können mit verschiedenen Modulen einfach und kostengünstig realisiert werden. Die Auswertung der spektroskopischen Messdaten erfolgt durch eingebettete KI (künstliche Intelligenz) auf Sensorebene, so dass kalibrierte Qualitäts- und Materialparameter direkt an speicherprogrammierbare Steuerungen übergeben werden können. Anwendungsgebiete finden sich in der Lebensmittelindustrie, der Landwirtschaft oder der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Auch im Recycling von Kunststoffen und Textilien kann diese Technologie eingesetzt werden.

Aussteller: Fraunhofer IOSB, Karlsruhe
Prozess-Analytik-System mittels Spektroskopie
© Fraunhofer IOSB
Blick in eine virtuelle Fabrik, in der die Spektroskopie zur Analytik von Produkten aus dem Lebensmittelbereich prozessübergreifend eingesetzt werden kann

Hochgeschwindigkeitsbildverarbeitung für die Qualitätssicherung

Hochgeschwindigkeitsbildverarbeitung mittels Vision-System-on-Chip

Industrielle Bildverarbeitung gilt als Schlüsseltechnologie zur Automatisierung von Produktionsprozessen und ist somit eine Grundvoraussetzung für Entwicklungen rund um Industrie 4.0. Um den stetig steigenden Anforderungen an Machine-Vision mit minimaler Latenz gerecht zu werden, sind Innovationen unumgänglich. Das Fraunhofer IIS/EAS hat daher einen software-programmierbaren Bildsensor basierend auf einer neuartigen Verarbeitungsarchitektur entwickelt. Das System wird bei der Firma vosla GmbH für die Qualitätssicherung von Glühlampen eingesetzt. An der Station zur 360°-Endkontrolle werden kleinste Fehler an den Glaskörpern sowie im Farbauftrag automatisch lokalisiert und vermessen.

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Aussteller: Fraunhofer IIS-EAS, Dresden

Vision-System-on-Chip (VSoC)
Vision-System-on-Chip (VSoC)

5G-Technologie als Basis für die Qualitätssicherung

5G-Industry Campus Europe: Infrastruktur als Enabler für Machine-Learning-Anwendungen in der Produktion

Als erster Standort in Europa wird der Aachener Campus mit einem flächendeckenden 5G-Netz ausgestattet, um die neue Mobilfunktechnologie in der Produktion in vollem Umfang zu erforschen und zu demonstrieren. Auf dem 5G-Industry Campus Europe untersuchen die Projektpartner acht unterschiedliche Anwendungsszenarien - von 5G-Sensorik für die Überwachung und Steuerung hochkomplexer Fertigungsprozesse über mobile Robotik und Logistik bis hin zu standortübergreifenden Produktionsketten. Außerdem möchten die Aachener Wissenschaftler den Einsatz moderner Edge-Cloud-Systeme zur schnellen Verarbeitung von Daten testen, um die Potenziale von 5G in der vernetzten, adaptiven Produktion auszuschöpfen.

Das Indoor- und Outdoor-Netz des 5G-Industry Campus Europe in Aachen umfasst eine Außenfläche von rund einem Quadratkilometer sowie knapp 7000 m2 in den Maschinenhallen der beteiligten Partner, die alle Felder der Produktionstechnik abbilden.

Um die direkte Übertragbarkeit der Forschungsergebnisse in reale Industrieanwendungen zu gewährleisten, wird das Netz des 5G-Industry Campus Europe im industrierelevanten Frequenzbereich von 3,7 bis 3,8 GHz aufgebaut. Für die Anwendungsszenarien wird im Rahmen von Fraunhofer-Projekten parallel eine flexible Sensor-Cloud-Kommunikationsstruktur entwickelt, welche das Potenzial für die Entwicklung von komplexen Machine-Learning-Anwendungen für die Qualitätssicherung maßgeblich steigern wird.

Aussteller: Fraunhofer IPT, Aachen

© Fraunhofer IPT
Industrieller 5G-Forschungscampus

Oberflächeninspektion

Automatisierte Ansichtenplanung für die komplexe Oberflächeninspektion

Das Fraunhofer ITWM stellt ein robotergestütztes Oberflächeninspektionssystem zur vollständigen Prüfung industrieller Bauteile vor. Der Fokus liegt dabei auf der objektiven und vollständigen Erfassung und Bewertung der Oberfläche, unabhängig von ihrer Komplexität.

Das Besondere des Systems: es verfügt über mehrere Schnittstellen für die Bildaufnahme, untersucht das Bauteil, verfolgt den Inspektionsfortschritt und visualisiert diesen für den Anwender in einem 3D-Modell. Die Visualisierung wird je nach Ansichtspunkt des Roboters sukzessiv modifiziert, sodass die bereits geprüften Bauteilregionen sowie eventuell defekte Bereiche des Objekts sichtbar gekennzeichnet werden.

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Aussteller: Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

Robotergestütztes Oberflächeninspektionssystem
© Fraunhofer ITWM
System zur Ansichtenplanung für komplexe Oberflächeninspektion

Schnelle, optische 3D-Vermessung von Mikrostrukturen und -defekten auf tellergroßen Flächen

Das Fraunhofer IPM setzt für schnelle und hochgenaue Messungen von Oberflächen unter anderem das Verfahren der digitalen Mehrwellen-Holographie ein, mit dem Messungen im Sub-Mikrometerbereich bei sehr kurzen Messzeiten möglich sind. Waren bisherige Anwendungen vor allem auf kleine, streichholzschachtelgroße Werkstücke beschränkt, steht nun eine Neuentwicklung zur Verfügung, mit der auch Bauteile mit Flächen bis zur einer Größe von 190 mm x 150 mm vermessen werden. Ein Beispiel hierfür ist die Qualitätskontrolle von Hochstromplatinen für den Einsatz in Windkraftanlagen. Mit dem neuen Holographie-System lassen sich diese mit nur einer Aufnahme und einer Messzeit unter einer Sekunde vollflächig auf mikrometergroße Defekte überprüfen.

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Aussteller: Fraunhofer IPM, Freiburg

Beispielmessung an einem Ball-Grid-Array.
© Fraunhofer IPM
Beispielmessung an einem Ball-Grid-Array. Messfeld 13,8 × 13,8 mm². Höhenskala mit Einheit μm.

System zur 100-Prozent-Kontrolle des Ölauftrags bei Blechen – F-Scanner 1D

Vor der Umformung von Blechen ist die exakte Dosierung der Ölmenge entscheidend: Ist zu wenig Öl aufgetragen, könnte das Metall später reißen, bei einer Überkompensation hingegen könnten die nächsten Bearbeitungsschritte (z. B. Fügeprozesse) erheblich beeinträchtigt werden. Mit dem F-Scanner 1D stellt das Fraunhofer IPM ein Fluoreszenzsystem vor, das den Ölauftrag eines Blechs im Produktionstakt zu 100 Prozent überprüfen kann. Integriert in einem Beölungssystem kann ein Werkstück bei einer Mindermenge damit gezielt nachgeölt werden.

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Aussteller: Fraunhofer IPM, Freiburg

Fluoreszenz-System
© Fraunhofer IPM
Das Fluoreszenzsystem bei der Prüfung.

Inspektion spiegelnder Oberflächen mit Deflektometrie

Am Fraunhofer IOSB wird das Verfahren der Deflektometrie zur Prüfung ebener oder leicht gekrümmter spiegelnder Oberflächen eingesetzt. Damit können geprägte, polierte, lackierte oder glasierte Oberflächen aus Kunststoff, Metall, Glas und anderen Materialien untersucht werden und als Ergebnis stehen Informationen über Lage, Größe und Art von ästhetischen Defekten zur Verfügung sowie bei Bedarf über die Form und Welligkeit der Oberfläche. Mögliche Einsatzbereiche für das Verfahren finden sich in der Metall-, Kunststoff- und Glasverarbeitung oder Oberflächenveredelung und ‑beschichtung.

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Aussteller: Fraunhofer IOSB, Karlsruhe

Prinzip Deflektometrie
© Fraunhofer IOSB
Prinzip der Deflektometrie

Schnelle, präzise und zerstörungsfreie Prozessüberwachung mit Laser-Speckle-Photometrie

Die am Fraunhofer IKTS entwickelte Laser-Speckle-Photometrie (LSP) ist ein neuartiges Verfahren für die Inline-Überwachung industrieller Prozesse. Systeme auf Basis der LSP können Oberflächeneigenschaften analysieren und daraus Rückschlüsse auf Geometrie, Porosität oder Oberflächendefekte ziehen. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig und reichen von der Überwachung industrieller Prozesse (additive Fertigung, Biotechnologie, Schweißprozesse, Rolle-zu-Rolle-Prozesse u.a.) hin zur Bestimmung von Materialdaten (wie Porosität bzw. Dichte, Spannungszustand, Rauheit oder Defektdichte bzw. Verunreinigungen) für viele Materialklassen, darunter auch Keramiken.

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Aussteller: Fraunhofer IKTS, Dresden

Aufbau des Demonstrators für die Laser-Speckle-Photometrie zur Inline-Prozessüberwachung
© Fraunhofer IKTS
Aufbau des Demonstrators für die Laser-Speckle-Photometrie zur Inline-Prozessüberwachung

Optische 3D-Messtechnik

Modellgestützte digitale Qualitätskontrolle ab Losgröße 1

In der Fertigung individualisierter Produkte mit hoher Variantenvielfalt werden zur Inline-Qualitätsprüfung zunehmend flexiblere und adaptive optische Mess- und Prüfsysteme benötigt. Am Fraunhofer IFF werden solche kundenindividuellen und flexiblen 3D-Messysteme zur Maß- und Formprüfung sowie zur Montage- und Vollständigkeitsprüfung entwickelt. Darüber hinaus werden einzelne Funktionsbausteine als Softwarebibliotheken angeboten, wie z. B. die geometrische Auswertung von 3D-Scandaten, die Simulation optischer Sensoren zur Erzeugung synthetischer Soll-Daten oder das Kalibrieren und Einmessen von optischen Sensoren.

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Aussteller: Fraunhofer IFF, Magdeburg


 

Modellbasierte Prüfung mit 3D-Messtechnik
© Fraunhofer IFF
Modellbasierte Prüfung eines montierten Bauteils auf Vollständigkeit und Richtigkeit.

Hyperspektrale Bildverarbeitung

Ultra-kompakte Multispektralkameras basierend auf Mikrooptik

Die besondere Anforderung an multispektrale Kamerasysteme besteht in der gleichzeitigen Aufnahme von hochaufgelösten spektralen und räumlichen Informationen. Klassische Lösungen basieren hierbei häufig auf scannenden Verfahren mit sperrigen Aufbauten. Die neue multispektrale Kamera vom Fraunhofer IOF, die auf einem Multi-Apertur-Systemansatz mit spezifisch angepassten Mikrolinsen-Array in Kombination mit einem schrägen linear variablen Spektralfilter basiert, kann diese Einschränkungen überwinden. Das neu entwickelte System für den SWIR-Bereich auf Basis einer InGaAs-Kamera ist nur 55 x 55 x 83 mm³ groß, bietet ein Sichtfeld von 40° und eine räumliche Abtastung von 128 x 128 Pixel pro Kanal bei insgesamt 20 Kanälen. Mögliche Anwendungsbereiche sind u.a. die Umwelt- und Agrarüberwachung, die industrielle Produktionsüberwachung und Sortierung sowie die biomedizinische Bildgebung.

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Aussteller: Fraunhofer IOF, Jena

Multispektrale Kamera
© Fraunhofer IOF
Demonstrator einer kompakten Multispektralkamera mit speziellem Filterarray

Zerstörungsfreie Prüfung

ZfP 4.0 - Digitale Transformation und ihre Auswirkungen auf die ZfP

Am Fraunhofer IZFP werden unter dem Begriff »ZfP 4.0« bzw. »NextGen NDT« Aufgabenstellungen bearbeitet, die im Zeitalter von Industrie 4.0 auf die »ZfP von morgen« zukommen. Ziel ist die Weiterentwicklung der ZfP 4.0 hin zu intelligenten und IIoT-fähigen ZfP-Sensorsystemen, die z. B. auf Wirbelstrom, Ultraschall und 3MA basieren. Der Fokus liegt dabei insbesondere auf den Schnittstellen mittels OPC-UA sowie modernen Dokumentationsoptionen durch Anbindung der Systeme an DICONDE-Server, wodurch ihre Integration in bestehende IIoT-Netzwerke möglich wird. Auch die Kombination mehrerer Technologien zur Lösung einer Prüfaufgabe ist denkbar.

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Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

Digitale Transformation der ZfP in Industrie 4.0
© Fraunhofer IZFP
Digitale Transformation der ZfP in Industrie 4.0

Kabelloses Hohlkörper-Prüfsystem (Hollow Object Inside Testing System HOBITS)

Die lückenlose Prüfung der Innenseite von räumlich lang ausgedehnten Hohlkörpern wie extrudierten Rohren stellt aufgrund der erschwerten Zugänglichkeit eine prüftechnische Herausforderung dar. Mit dem neuen, frei schwebenden Sensorträger HOBITS wird nun erstmals die kontinuierliche Innenprüfung von nichtmagnetischen und nichtleitenden Hohlkörpern ermöglicht. Das am Fraunhofer IZFP entwickelte System nutzt eine magnetische Lagerung zur autonomen, schwebenden Positionierung im Prüfling und arbeitet kontinuierlich bei kabel- und berührungsloser Versorgung.

Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

Hobits Prüfsystem
© Fraunhofer IZFP
HOBITS Kabelloses Hohlkörper-Prüfsystem

Intelligentes Assistenzsystem mit interaktiver Visualisierung und digitaler Prüfakte in der Vernetzung mit DICONDE Umgebung

»3D-SmartInspect« vom Fraunhofer IZFP ist ein neues System zur digitalen handgeführten Prüfung von sicherheitsrelevanten industriellen Komponenten und Strukturen. Das intelligente Assistenzsystem erfasst optisch den Prüfprozess (z. B. Wirbelstromverfahren, 3D-Ultraschall), das Trackingmodul verfolgt die Bewegung des Prüfkopfs und protokolliert Prüfpositionen und Messsignale. Abschließend wird das Ergebnis in Form einer digitalen Bauteilakte an DICONDE (Digital Imaging and Communications for Non-Destructive Evaluation) übergeben. Das Assistenzsystem kann in allen industriellen Anwendungen eingesetzt werden, u. a. im Bereich der Luft- und Raumfahrt (sicherheitsrelevante Komponenten), Energieanlagen (Turbinen, Generatoren, Hochdruckbehälter etc.) oder Großgerätebau.

Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

3D-SmartInspect Assistenzsystem
© Fraunhofer IZFP
3D-SmartInspect

Materialcharakterisierung mit 3MA II

Bauteile im Maschinen-, Automotive- und Anlagenbau werden wärmebehandelt und maschinell bearbeitet, um die Materialeigenschaften in gewünschter Weise einzustellen. Mit dem am Fraunhofer IZFP entwickelten Prüfverfahren 3MA II ist vor allem eine Charakterisierung der Ausprägung der Randschichten möglich, die mit herkömmlichen Verfahren nicht zufriedenstellend zerstörungsfrei geprüft werden können. Das Verfahren ist vollständig automatisierbar und kann in den Fertigungsprozess integriert werden. Seine hohe Prüfgeschwindigkeit ermöglicht bei den meisten Anwendungen eine 100-Prozent-Prüfung. Das Verfahren erlaubt die schnelle und gleichzeitige Bewertung mehrerer relevanter Qualitätsmerkmale der Randschicht (0 mm bis 8 mm Bauteiltiefe).

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Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

3MA Prüfung ferromagnetischen Materialien
© Fraunhofer IZFP
3MA-Technologie zur zerstörungsfreien 100-Prozent-Prüfung von ferromagnetischen Materialien

FPGA-integrierte Laufzeitmessung zur Anbindung an Industrie 4.0-Anwendungen

Das System zur Messung von Ultraschalllaufzeiten vom Fraunhofer IZFP kann losgelöst von Softwarelösungen unmittelbar im Feld arbeiten. Sowohl die Signalerzeugung und -aufnahme wie auch die gesamte Verarbeitung finden hierbei sensornah in einem FPGA statt. Basis des Systems ist die Nutzung des OPC-UA-Standards für die industrielle Kommunikation. Ein Anwendungsbeispiel ist die vollinte­grierte Laufzeitwanddickenmessung verschiedener Metalle. Mögliche Einsatzbereiche liegen in Branchen wie der Automobil- und Zuliefererindustrie oder der Stahlerzeugung.

Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken
FPGA-integrierte Laufzeitmessung Industrie-4.0-Anwendungen
© Fraunhofer IZFP
FPGA-integrierte Laufzeitmessung zur Anbindung an Industrie-4.0-Anwendungen

OPC UA-fähige Sortierprüfung

Am Fraunhofer IZFP, Saarbrücken, wird OPC UA eingesetzt, um im Kontext von Industrie 4.0 die zuverlässige Zusammenarbeit unterschiedlicher Prüfsysteme und ihre Integration in bestehende IIoT-Netzwerke sicherzustellen. Der Schnittstellenstandard OPC-UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ist eine plattformunabhängige, serviceorientierte Struktur zum Datenaustausch, bei dem hauptsächlich Metadaten wie Datum, Bauteiltyp, Charge usw. und eine qualitative Aussage von Materialkennwerten (i.O., n.i.O.) übertragen werden. Eine exemplarische Anwendung in diesem Kontext ist das Wirbelstrom-Sortierprüfsystem inspECT-PRO, mit dem Massenteile lückenlos geprüft und dokumentiert werden können. Neben dem etablierten Einsatz zur Fehlerprüfung und Materialcharakterisierung bei Materialien wie Stahl, Kupfer oder Aluminium ist die Wirbelstromtechnologie auch für die Inspektion von Materialien mit schwacher elektrischer Leitfähigkeit, z. B. Kohlefasern (CFK), sehr gut geeignet.

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Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

Wirbelstrom-Sortierprüfsystem
© Fraunhofer IZFP
Modular einsetzbare Wirbelstromplattform inspECT-PRO.

Partner für Systemintegratoren: Innovative Software- und Hardwarekomponenten im Bereich industrieller Röntgen- und CT-Technik

Das Fraunhofer EZRT forscht und entwickelt seit über 20 Jahren auf dem Gebiet der industriellen Röntgentechnik und verfügt über umfangreiches Know-how bei Software- und Hardwarekomponenten für Röntgen- und Computertomographiesysteme, insbesondere für anspruchsvolle Spezialanwendungen. Mit seinen Komponenten und seinem Know-how steht das Fraunhofer EZRT Anlagenbauern und Systemintegratoren bei der Umsetzung innovativer Projekte als Partner zur Verfügung.

Austeller Fraunhofer EZRT, Fürth

Aufbau RoboCT mit Röntgenquelle
© Fraunhofer EZRT
Aufbau einer »RoboCT« mit den bildgebenden Komponenten Röntgenquelle und -detektor

Terahertz-Schichtdickenmessung im industriellen Umfeld

Am Fraunhofer ITWM in Kaiserslautern werden Terahertz-Messtechnik-Systeme entwickelt, mit denen unter anderem im industriellen Umfeld Schichtdicken gemessen werden können. Als neueste Version des Terahertz-Schichtdickenmesssystems steht nun eine robotergestützte Variante zur Verfügung, d. h. zur vereinfachten Integration in das Arbeitsumfeld wird ein kollaborativer Roboter, kurz »Cobot«, eingesetzt. Das System des Fraunhofer ITWM eignet sich vor allem für die Dickenmessung einzelner Schichten innerhalb eines Mehrschichtsystems, wobei die Beschichtung auf beliebigem Material aufgetragen sein kann. Daneben können auch feuchte, klebrige und weiche Beschichtungen und Schichten auf gekrümmten Oberflächen gemessen werden.

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Aussteller: Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

Auf Cobot montiertes Terahertz-Messsystem zur Inline-Kontrolle von Lackierungen
© Fraunhofer ITWM
Auf Cobot montiertes Terahertz-Messsystem zur Inline-Kontrolle von Lackierungen

Lösungen für die mobile zerstörungsfreie Terahertz-Prüfung   

Das Fraunhofer ITWM hat Lösungen für den mobilen Einsatz der zerstörungsfreien Terahertz-Prüfung entwickelt. Da in vielen Fällen der Sensor zum Bauteil gebracht wird und nicht umgekehrt, ermöglichen die mobilen Lösungen eine höhere Flexibilität hinsichtlich des Orts der Messung. Darüber hinaus lassen sich mobile Systeme auch besser an die Bauteilgeometrie anpassen und sind somit flexibel hinsichtlich der Messanordnung. Mögliche Anwendungsbereiche finden sich in Bereichen wie Wartung, Service und Reparatur, insbesondere an festverbauten, nicht transportablen Objekten. Typische Materialien sind Kunststoff, Faserverbund oder Keramik in Branchen wie Automobil, Schienenfahrzeuge oder Rohrhersteller.

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Aussteller: Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

Mobiler Terahertz-Handscanner.
© Fraunhofer ITWM
Mobiler Terahertz-Handscanner.

»One-Stop-Shop« für Ultraschall – messen, simulieren, prüfen

Das Fraunhofer IKTS, Dresden, stellt Neuentwicklungen der Ultraschall-Gerätefamilie PCUS® pro vor, die für die schnelle automatisierte und bei Bedarf robotergestützte Prüfung in der Metallverarbeitung sowie in den Bereichen Bahn- und Automobilbau, Kraftwerks- oder auch Windkrafttechnik optimiert ist. Das Ultraschall-Frontend PCUS® pro HF kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn mit hohen Prüffrequenzen bis 100 MHz geprüft werden muss, zum Beispiel in der automatisierten Prüfung von dünnen Blechen, Verbundwerkstoffen, Fügeverbindungen oder elektronischen Bauteilen. Ausgeführt als USB-Frontend kann es an jeden Windows PC, Laptop oder Tablet-Computer angeschlossen werden.

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Aussteller: Fraunhofer IKTS, Dresden

Ultraschall-Frontend PCUS
© Fraunhofer IKTS
Das kompakte Ultraschall-Frontend PCUS® pro HF prüft mit hohen Prüffrequenzen bis 100 MHz

Intelligente Qualitätssicherung durch KI-gestützte Analyse akustischer Signale

Im Rahmen von Industrie 4.0 entstehen immer vielfältigere Prüfaufgaben, bei denen immer größere Datenmengen anfallen, die oft nicht leicht zu interpretieren sind. Künstliche Intelligenz (KI) ist in der Lage, diesen Messwerten eine Bedeutung zuzuordnen und die Gesamtsituation abzuschätzen. Die Systeme zur akustischen Diagnose vom Fraunhofer IKTS, Dresden, können  Fehler in Fertigungs- und Betriebsprozessen detektieren. Denn defekte Komponenten sowie kritische Anlagen- und Betriebsprozesse weisen spezielle Geräuschmuster auf, die zur Qualitätssicherung herangezogen werden.

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Aussteller: Fraunhofer IKTS, Dresden

Münzerkennung KI System
© Fraunhofer IKTS
Der Demonstrator erkennt den Wert von Euro-Münzen anhand des Geräuschs beim Münzeinwurf. Im Vorfeld wurde das KI System dafür mit Geräuschen verschiedener Münzen trainiert

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