Industrie 4.0 –  Industrialisierung der Additiven Fertigung Digitalisierte Prozesskette 

Das Fachbuch wendet sich in erster Linie an Mitarbeiter in kleinen und mittleren Unternehmen, die Industrie 4.0 implementieren möchten. 

Helmut Zeyn
Industrie 4.0 –  Industrialisierung der Additiven Fertigung
Beuth Verlag, Berlin; VDE Verlag, Berlin  2017
244 Seiten, 38 Euro
ISBN 978-3-410-26919-9 (Beuth); 978-3-8007-4267-7 (VDE) 

Das vom DIN Deutsches Institut für Normung herausgegebene Fachbuch wendet sich in erster Linie an Mitarbeiter in kleinen und mittleren Unternehmen, die Industrie 4.0 implementieren möchten. 

Es informiert sie über die Herausforderungen, die im Zuge von Industrie 4.0 entstehen, und zeigt neueste Entwicklungen und Trends auf. Dabei werden Industrien, in denen die industrielle additive Fertigung einen hohen Einfluss hat, vertieft betrachtet: die Automobilindustrie, der Maschinenbau, die Luft- und Raumfahrt sowie das Gesundheitswesen. 

Da 3D-Metall-Drucker von besonders hohem Interesse für die industrielle Nutzung sind, stehen sie neben hochwertigen Kunststoff-Druckern im Mittelpunkt. 

Das Buch möchte einen Überblick bieten über die verschiedenen Fertigungsverfahren, die dafür notwendigen Prozesse, Methoden und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, um effektiv in die industrielle Fertigung zu starten. So erhält der Leser eine Grundlage zur Auswahl von geeigneten Fertigungsverfahren. Zudem erfährt er, welche Möglichkeiten sich den Unternehmen schon heute bieten und welche in naher Zukunft dazukommen werden. 

Von den Prototypen zur industriellen Fertigung; Restriktionen traditioneller Fertigung umgehen; Konstruktions-Check versus Fertigungs-Check; Basis-Metalle; Wärmebehandlung; Qualitätssicherung; Datensicherheit und Produktpiraterie. 

Redaktion QZ <a href="mailto:qz@hanser.de?subject={TITLE}">qz@hanser.de</a> 

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Entwicklung und Evaluation eines  Wissenstransferprozesses für Teams in komplexen technischen Systemen Wissen ist Macht  

Die Autorin dieses Buchs betrachtet Wissensmanagement als sozialen und kulturellen Prozess, der nicht auf ein ökonomisches oder technisches Problem reduziert werden kann.  

Nina Groß 
Entwicklung und Evaluation eines  Wissenstransferprozesses für Teams in komplexen technischen Systemen Wissen ist Macht
Dr. Kovac, Hamburg 2017
230 S., 88,90 Euro 
ISBN 978-3-8300-9525-5 

Sicheres Handeln ist gerade in Hochrisikoindustrien wie der Luftfahrt, der Chemieindustrie oder der Medizin von großer Bedeutung. Können doch technische Störungen oder Fehlhandlungen gerade in diesen  risikoreichen Arbeitsumgebungen – die Autorin spricht von komplexen technischen Systemen – fatale Folgen für die Mitarbeiter, das Unternehmen, die Umwelt oder Dritte haben. 

Falsches oder fehlendes Wissen macht das Auftreten von Fehlern und Schadensfällen wahrscheinlicher. Das Buch verdeutlicht, wie durch den Einsatz von Wissenstransferprozessen Wissen und Erfahrungen aufbereitet und für andere verfügbar gemacht werden können mit dem Ziel, Fehler zu vermeiden oder zu reduzieren. Dabei betrachtet die Autorin Wissensmanagement als sozialen und kulturellen Prozess, der nicht auf ein ökonomisches oder technisches Problem reduziert werden kann. 

Da die Weitergabe von Wissen und Erfahrung keine Selbstverständlichkeit ist, werden auch die individuellen und organisationalen Rahmenbedingungen aufgezeigt, durch die die Bereitschaft, individuelles Wissen und eigene Erfahrungen zur Verfügung zu stellen, erhöht werden kann. 

Aus dem Inhalt: 

Die Entstehung von Wissen:  Der Weg vom Novizen zum Experten Wissenszirkel; Der aufgabenbezogene Informationsaustausch als Spezialform eines Qualitätszirkels; Transferfördernde Faktoren zur Weitergabe von Wissen und Erfahrung; Analyse der Dauer der Betriebszugehörigkeit. 

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Eignungsnachweis von Prüfprozessen Neu aufgelegt  

Edgar Dietrich, Alfred Schulze
Eignungsnachweis von Prüfprozessen
Carl Hanser Verlag, München, 5. Aufl. 2017 
656 Seiten, 59 Euro 
ISBN 978-3-446-45124-7 

In der Fertigung, der Produktion und in Laboren muss die Eignung der für die jeweiligen Anwendungsfälle verwendeten Prüfprozesse nachgewiesen werden. Diese Forderung ist in mehreren internationalen Normen, Verbands- und Firmenrichtlinien insbesondere in der Automobilindustrie zwingend vorgeschrieben. Damit soll vor allem das Risiko für Fehlentscheidungen, die auf Prüfergebnissen basieren, abschätzbar und beherrschbar werden. 

Das Buch gibt Orientierung und Hilfestellung zu diesen Forderungen für die industrielle Produktion. Es ist in der 5. Auflage erschienen. Diese wurde komplett überarbeitet, und alle Inhalte wurden den Änderungen der Normen und Richtlinien angepasst. 

Berücksichtigt sind unter anderem die Normen DIN EN ISO 9001:2015 QM-Systeme – Anforderungen, IATF 16949:2016 Anforderungen an QM-Systeme in der Automobilindustrie, MSA Measurement System Analysis 4. Ausgabe, VDA 5 Prüfprozesseignung 2. Ausgabe und DIN ISO 15530 Messunsicherheit von Koordinatenmessgeräten. 

Auswirkung der Einflussgrößen  beim Messsystem; Prüfmittelfähigkeit als Eignungsnachweis für Messprozesse; Eignungsnachweis von attributiven Prüfprozessen; Systematische Messabweichung  und Linearität; Interpretation des GUM für Prüfprozesse in der Serienfertigung; Vergleich Firmenrichtlinien,  MSA mit VDA 5 bzw. ISO 22514-7; Typische Fragen zur Prüfprozesseignung. 

<a href="http://www.hanser-fachbuch.de/buch/Eignungsnachweis+von+Pruefprozessen/9783446451247">Weitere Informationen zum Buch</a> 

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DGQ schreibt Förderpreis für Qualitätsmanagement aus  

Der Walter-Masing-Preis soll zu besonderen Leistungen motivieren. Der Preis ist mit 10 000 Euro dotiert. Die Bewerber können ihre Unterlagen bis Mai 2018 einreichen. 

Bewerber können ihre Unterlagen bis zum 14.05.2018 bei der DGQ einreichen. 

Der Wettbewerb richtet sich an Diplomanden (bzw. Masterstudierende), Doktoranden sowie den unternehmerischen Nachwuchs. Ausgezeichnet werden Einzelpersonen, die alleinige Autoren ihrer Arbeiten sind. 

Bei der Arbeit, die in deutscher Sprache und 6-facher Ausfertigung schriftlich einzureichen ist, muss es sich um eine eigens für diesen Wettbewerb verfasste Ausarbeitung eines Themas aus dem Bereich Qualität handeln. Erwartet werden neue Ideen und Erkenntnisse, die auch eine thematische Nähe zu aktuellen Ansätzen von Qualitätsmanagement und -sicherung deutlich werden lassen. 

Die Ausarbeitung kann eine selbständige Forschungs- und Entwicklungsarbeit sein oder eine richtungweisende praktische Lösung darstellen. Die Arbeit selbst soll 30 Seiten nicht überschreiten. Anlagen in Form von Umfrageergebnissen, Tabellen u. ä. sind in angemessenem Umfang zulässig. 

Weitere Details gehen aus der <a href="http://www.walter-masing-preis.de">Richtlinie für die Verleihung des Förderpreises Qualität</a> hervor. Die Preisverleihung findet während der DGQ-Fachtagung im November 2018 statt. 

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Das Hamburger Unternehmen Ibea hat in Zusammenarbeit mit seinen Kunden ein kompaktes Inspektionssystem namens Cube entwickelt. Dieses wurde mit allen wichtigen Features zur Produktionsoptimierung ausgestattet und eignet sich beispielsweise für die Inspektion von Metallverpackungen. Das System ist für den Hochleistungsbereich konzipiert und kann nach Firmenangaben bis zu 6000 Teile/min inspizieren. Außerdem verfügt es über ein Multi-Snap-Feature. Das ermöglicht es, ein zweites Bild mit anderer Beleuchtung kurz nach dem ersten aufzunehmen. Dadurch wird laut Hersteller die Detektierbarkeit von kleinen Defekten bei schwierigen Oberflächen, wie goldglänzenden oder blanken, um bis zu 20 Prozent gesteigert. 

Das System verfügt über diverse Signaleingänge (15 frei programmierbare IOs). So können bestimmte Maschinenteile (z. B. bei Mehrfach-Produktionswerkzeugen) mit Sensoren ausgestattet und Fehler auf das einzelne Werkzeug zurückgeführt werden. 

Das System bietet eine RGBW-Beleuchtung, die in jeder Farbe – also auch in Weiß – eingerichtet werden kann. Sie soll sich je nach Produkt, Lack und Anforderung optimal ausgelegen lassen. Außerdem ist eine Systemstatusanzeige über eine integrierte LED-Leiste vorhanden. Das System wird passiv gekühlt und macht so eine Klimaanlage überflüssig. 

Auch die neue Generation der herstellereigenen Bildverarbeitungssoftware mit praxiserprobter Klassifizierung ist besonders einfach und logisch bedienbar, so der Hersteller.  Besonders hebt er ist Automatikfunktion hervor:  Mit einem Click sollen sich Beleuchtung, Zentrierung und Scans einrichten lassen. 

Die gesamte Elektronik des Systems ist in einem abnehmbaren Würfel untergebracht und kann somit komplett ausgetauscht werden. Dadurch lässt sich das Sytem einfach warten und upgraden, anschließend ist es sofort wieder einsatzbereit. 

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2D-Bildverarbeitungssystem mit Stitching-Funktion 

Von dem 2D-Bildverarbeitungssystem Quick Image von Mitutoyo, Neuss, ist eine Variante mit motorischem Messtisch auf den Markt gekommen. Es stehen Messtische in den Größen 200 mm × 100 mm, 200 mm × 170 mm und 300 mm × 170 mm zur Verfügung. Damit sollen sich ein oder mehrere Werkstücke im großen Sichtfeld innerhalb von Sekunden genau und wiederholbar messen lassen. 

Mithilfe der Qipak-Software bedarf es nur eines Mausklicks, um das Werkstück im Sichtfeld automatisch zu erkennen und die Messung zu starten, beschreibt der Hersteller. Die Version 6.1 der Software wartet zudem mit einer Stitching-Funktion für einen großen Messbereich auf. 

Im Fall von Werkstücken, die größer ausfallen als der Bildbereich, erfasst das System bei der Messtischbewegung mehrere Bilder und fügt die einzelnen Aufnahmen zusammen. Dadurch ergibt sich ein deutlich größeres Prüffeld in der gleichen Auflösung wie beim Aufnehmen der Einzelbilder. Vorgängerversionen der Software ohne Stitching-Funktion lassen sich updaten. 

Das telezentrische optische System wartet nach Herstellerangaben mit einem Vergrößerungsfaktor von 0,2 auf und bietet eine Schärfentiefe von 22 mm. Das soll ein komfortables Messen selbst gestufter oder zylindrischer Werkstücke ermöglichen. Als Lichtquellen kommen eine grüne LED- Durchlichteinheit, eine LED-Koaxialbeleuchtung sowie ein Vierquadranten-LED- Ringlicht zum Einsatz. 

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Wird die Oberfläche eines runden Prüflings, zum Beispiel einer Kugel, einer Walze oder eines Zylinders, in einem konventionellen Durchlicht untersucht, ist dessen Oberfläche nicht optimal zu erkennen. Das diffuse Durchlicht verursacht Streueffekte, sodass der Anwender bzw. die Kamera anstelle der Oberfläche Reflexe wahrnimmt. Die Dokumentation und die Vermessung des Prüflings wird somit erschwert und die Reproduzierbarkeit negativ beeinflusst. 

Beim telezentrischen Durchlicht TEZI 40 von Optometron,  Ismaning, treffen dagegen nur parallele Lichtstrahlen auf den Prüfling. Alle Streueffekte und Reflexionen sind eliminiert. Das Bauteil wird mit maximalem schwarz/weiß Kontrast abgebildet. Diese kontrastreiche Darstellung der Prüfflächen ermöglicht nach Herstellerangaben eine wesentlich exaktere Vermessung. Mit dem telezentrischen Durchlicht soll sich eine präzisere und schnellere Qualitätskontrolle realisieren lassen. 

Das kompakte Gehäuse des telezentrischen Durchlichts besteht komplett aus Aluminium und besitzt einen licht- aktiven Durchmesser von 40 mm. Die Höhe von nur 80 mm ermöglicht die einfache Integration in optische Systeme. Das Durchlicht ist mit weißen und optional mit blauen (465nm) LEDs lieferbar. 

Das telezentrische Durchlicht ergänzt die Beleuchtungs-Serie Multilight des Herstellers und ist kompatibel mit deren LED-Controllern. 

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Bildverarbeitungskomponenten

Für Automatisierungslösungen hat der Messtechnikhersteller Jenoptik Automotive, Villingen-Schwenningen, zusammen mit Robomax aus Blumberg im Schwarzwald eine System entwickelt, bei dem ein Handlingroboter mit Werkstückspeicher und dem optischen Wellenmesssystem Hommel-Etamic Opticline CA618 kombiniert ist. Das System soll äußerst robust sein und ist speziell für den dauerhaften Einsatz in rauen Produktionsumgebungen konstruiert. 

Das Wellenmesssystem prüft präzise und zuverlässig Dimension, Form und Lage der wellenförmigen Werkstücke während der Fertigung, zum Beispiel Motoren- und Getriebewellen, Turbolader, Ventile und Kolben. Das optische Messsystem arbeitet berührungslos und in sekundenschnellen Messzyklen. Standardisierte Hard- und Software-Schnittstellen ermöglichen eine nahtlose und flexible Integration in automatisierte Produktionsabläufe, beschreibt de Hersteller. 

Bei den optischen Messsysteme der Serie kommt die vom Unternehmen entwickelte Mess- und Auswertesoftware Tolaris Optic zum Einsatz. Mithilfe der grafischer Bedieneroberfläche sowie intuitive und auf messtechnische Aufgaben fokussierte Funktionen soll eine einfache Programmierung möglich sein. 

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Optische Mess- und Prüftechnik

Der Friedberger Kamerahersteller Baumer bietet die nach eigenen Angaben derzeit ersten CMOS-Kameras mit Belichtungszeiten ab 1 µs im Segment digitaler Industriekameras an. Die CX-Modelle mit den Sony-Pregius-Sensoren der zweiten Generation belichten nun bereits ab 1 µs bis 60 s. Sie sind in Auflösungen bis 12 Megapixel verfügbar und eignen sich damit perfekt für Applikationen mit hoher Lichtintensität wie beim Laserschweißen oder für Anwendungsgebiete mit hohen Geschwindigkeiten wie die Leiterplattenbestückung zur Verringerung der Bewegungsunschärfe. 

In ihrer Kameraklasse bieten die 29 mm × 29 mm großen CX-Kameras neben der nun kürzesten Belichtungszeit auch den höchsten Temperatureinsatzbereich bis 65 °C, Bildraten bis 1000 Bilder/s bei Verwendung einer ROI (Region of Interest) sowie mit 71 dB einen sehr großen Dynamikumfang, erklärt der Hersteller. 

Kombiniert mit hoher Auflösung und hervorragender Bildqualität lassen sich mit den GigE- und USB.-3.0-Kameras branchenübergreifend verschiedene Applikationen zukunftssicher realisieren, die höchste Anforderungen an die Detailgenauigkeit der Bilderfassung und den Durchsatz stellen. 

Musterkameras sind ab sofort verfügbar. Die Serienproduktion hat laut Hersteller im 3. Quartal 2017 begonnen. 

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Kameras

Vollständige und  verständliche Ergebnisse Vollständige und  verständliche Ergebnisse 

Bei der Messraumplanung setzen Automobilhersteller auf optische 3D-Messtechnik. Die vollflächigen Messergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Ursachen von Prozessschwankungen. Bei der Messraumplanung setzen Automobilhersteller auf optische 3D-Messtechnik. Die vollflächigen Messergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Ursachen von Prozessschwankungen. 

Im Oktober 2016 wurde nach 23 Monaten Bauzeit das neue  Werk des Automobilherstellers VW Nutzfahrzeuge im polnischen Września eröffnet. Hier werden auf einer Fläche von 300 Fußballfeldern jährlich bis zu 100 000 Fahrzeuge des Lieferwagenmodells VW Crafter produziert. Von den bis zu sieben Meter langen und  fast drei Meter hohen Lieferwagen lassen sich insgesamt  1100 Fahrzeugaufbauten und Ausstattungsvarianten individuell konfigurieren. Nach den Kriterien des VW-Energiesparprogramms "Think Blue. Factory." sind Karosseriebau, Cubing Center und Lackiererei sowie Endmontage komplett neu entstanden. 

Für das Fahrzeugmodell wurde eine neue Plattform entwickelt, auf der 70 Prozent der individuellen Lösungen bearbeitet werden können. Das erreicht der Autobauer größtenteils durch Automatisierung. So führen 430 Roboter 68 Prozent der Schweiß- und Klebevorgänge im Karosseriebau sowie der Materialtransporte durch. In der Lackiererei beträgt der Automatisierungsgrad 65 Prozent. 

Die kundenspezifische Fertigung erforderte auch neue Konzepte hinsichtlich der Qualitätssicherung. Denn die zu messenden Teile sind vielfältig. Dazu gehören beispielsweise Unterbau, Vorderwagen, geschlossene und offene Aufbauten oder Fahrerhaus mit Einzel- oder Doppelkabine. Deshalb wurde die 5400 m² große Messhalle fertigungsnah in die Karosseriebaulinie integriert. Das Cubing Center mit Meisterbock, virtuellem Zusammenbau und hallenwandgroßer Powerwall ist über einen Durchgang direkt mit der Messhalle verbunden. 

Volkswagen setzt fast ausschließlich auf berührungslose Mess- technik. Zur Ausstattung der Messhalle gehören hauptsächlich automatisierte optische Messsysteme der Braunschweiger Firma GOM: zwei Atos-ScanBox-Anlagen der Serie 6 sowie drei Doppelroboter-Messzellen und mehrere mobile optische Messmaschinen  (Bild 1). Diese werden zur umfassenden Inspektion von Baugruppen und Rohkarosserien bis hin zu vollständig lackierten Karosserien eingesetzt. Die Messergebnisse der optischen Systeme dienen zur vollflächigen 3D-Geometrieprüfung, einschließlich Randkanten und Lochbild, durch den Abgleich von Soll- und Ist-Daten. 

Bei der Vielfalt der zu messenden Komponenten kommt der Erstellung und der Verfügbarkeit der Mess- und Inspektionsprogramme eine entscheidende Bedeutung zu. Roboterpfade und Sensorpositionen sollten automatisch und benutzerunabhängig berechnet werden und vor allem die laufenden Messzellen nicht blockieren. Dies wird mit Funktionen der integrierten GOM-Software, wie virtueller Messraum (VMR) und Auto Teaching, gelöst. Im VMR werden Bauteil, Sensor, Messzelle und Kinematik abgebildet sowie Pfade und Positionen des Roboters und des Sensors automatisch berechnet. 

Die Grundlage zur Bestimmung der Messpositionen liefern die CAD-Daten des Bauteils. Die Inspektionsplanung kann dabei dezentral und unabhängig von der Messanlage erfolgen. Das Mess- und Inspektionsprogramm wird als Vorlage gespeichert und später vom Werker im Kiosk-Modus an der Messzelle aufgerufen. 

Rückschlüsse auf Ursachen  von Prozessschwankungen 

An der Karosseriebaulinie prüfen sechs Inline-Robotermesszellen von Zeiss IMT, Oberkochen, einzelne Punkte, Lochlagen und Kanten. Die optischen Messergebnisse dienen der Prozessüberwachung anhand der Datenkorrelation von Relativmessungen. Die Systeme detektieren auffällige Schwankungen, bieten VW jedoch nach eigenen Angaben keine weitere Möglichkeit zur Fehler analyse. Die absolute Messung der Teile mit den GOM-Maschinen in der Messhalle lässt hingegen laut Hersteller gezielte Rückschlüsse auf die tatsächlichen Ursachen von Prozessschwankungen zu. 

Von taktiler auf  optische Messtechnik umgestellt 

Die Umstellung von taktiler auf optisch-flächenhafte Messtechnik sichert Volkswagen vollständige und verständliche Ergebnisse. Ausschlaggebend war auch das Verständnis des Autobauers, dass der Werker die Messtechnik gut anwenden können und verstehen muss. So wurden die 56 Mitarbeiter des optischen Messraums vor Ort zeitgleich mit dem Bau des Werks eingestellt und angelernt. Die vollflächigen 3D-Daten sind nach Firmenangaben visuell gut verständlich. Mit berührungsloser und vollflächiger Koordinatenmesstechnik wird außerdem eine Informationsdichte erreicht, die taktil nicht möglich ist. 

Die 3D-Messergebnisse ermöglichen eine effektive Nachregelung der Prozesse. Künftig soll jedes Bauteil vollflächig digitalisiert werden, sodass bald nur noch 3D-Volumenmuster miteinander verglichen und keine Messberichte mehr erstellt werden müssen. 

Auch die im Umfeld des Werks angesiedelten Zulieferer setzen GOM-Messsysteme ein. So erfolgt die Warenausgangskontrolle bei den Lieferanten der Press- und Anbauteile mit der gleichen  Messtechnik und den gleichen Bauteilhalterungen wie bei Volkswagen. 

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Inline-Messtechnik

3D-Inline-Inspektion  von Kleinbauteilen 

Ein Systemhaus für industrielle Bildverarbeitung hat ein Kamerasystem entwickelt, mit dem sich Kleinbauteile inline und offline prüfen lassen. Das Messprinzip erlaubt eine lückenlose dreidimensionale Erfassung der Bauteilgeometrien aus einer Perspektive. 

Die Inspektion von Stecker-Komponenten, elektronischen SMD-Bauteilen oder auch Lötstellen stellt die aktuell verfügbaren 3D-Sensoren vor hohe Herausforderungen in der dreidimensionalen optischen Erfassung. Dafür hat Senswork, Burghausen, ein Systemhaus für industrielle Bildverarbeitung, mit Z Fokus eine neuartige 3-D-Inline-Kamera auf den Markt gebracht (Bild 1). Diese arbeitet nach dem Verfahren Depth-from-Focus und kann in getakteten Inline-Prozessen oder auch bei der Offline-Prüfung in der hochauflösenden 3-D- Bewertung von Kleinbauteilen eingesetzt werden. 

Dafür sind laut Hersteller die klassischen Technologien wie Laserscanning und Streifenlichtprojektion aus verschiedenen Gründen ungeeignet. Dazu zählen störende Artefakte an Bauteilkanten, Probleme mit Überstrahlung und Reflexion am Bauteil sowie Abschattungen, bedingt durch das Triangulationsprinzip. 

Zur Berechnung der 3-D-Bildinformation zeichnet das Kamerasystem mehrere Hundert Bilder in unterschiedlichen Abstandspositionen zum Bauteil auf. Basierend auf den ortsabhängigen Fokuswerten im Bild wird eine 3-D-Höhenkarte des Bauteils berechnet. Die aktuell erzielbare Auflösung  in Z-Richtung liegt nach Firmenangaben bei 10 μm bei einem maximalen Blickfeld von 12 mm × 12 mm. Die Scan-Dauer ist abhängig von unterschiedlichen Faktoren und beträgt typischerweise 1 bis 3 s. Die Stärken des Systems liegen laut Hersteller in der sehr performanten parallelen Verarbeitung der hohen Bilddatenmenge je Scan (mehrere Gigabyte pro Scan) und der intelligenten Berechnung der Z-Informationen durch Berücksichtigung der Reflexionsverhältnisse auf dem Bauteil. 

Die Höheninformation wird unter Zuhilfenahme von schnellen, robusten Interpolationsalgorithmen berechnet. Die 3-D-Daten sind insbesondere bei kleinen Bildfeldern hoch detailliert. Neben dem 3-D-Tiefenbild liefert die Kamera ein überlagertes Scharfbild als 2-D-Bild, das für zusätzliche 2-D-Auswertungen, wie die Abstandsmessung des Bauteils, herangezogen werden kann. 

Die 3-D-Daten erlauben eine präzise Bewertung dreidimensionaler Merkmale wie Koplanarität, Höheninformationen, Neigung von Ebenen, Volumen u. v. m. Zudem liefert die Kamera gerade bei kleinen Blickfeldern mit ca. 5 μm pro Pixel eine sehr hohe laterale Detailauflösung. Zudem können 3D- und 2D-Auswertungen aufgrund des zusätzlich gewonnenen 2-D-Scharfbilds eines Bauteils in einem Schritt erfolgen. 

Beim Design der Kamera wurde insbesondere auf eine industrietaugliche, robuste Ausführung Wert gelegt, um den Anforderungen in der Inline-Messtechnik gerecht zu werden. Die interne LED-Beleuchtung kann bei Bedarf und abhängig von den Reflexionseigenschaften des Bauteils um weitere Beleuchtungen ergänzt werden. 

Das Kamerasystem findet in diversen Industrien Anwendung, insbesondere bei der Prüfung von Steckermodulen, Elektronikbauteilen oder Mikro-Spritzgussteilen. 

Die Koplanaritätsprüfung von SMD- Baugruppen oder die Pin-Höhenprüfung sind zwei Anwendungen, die beispielsweise mit der Kamera gelöst werden können. Durch die -3D-Höheninformation können Kontaktflächen relativ zu den umliegenden Referenzflächen in Z-Richtung vermessen werden. Dies garantiert im Nachgang einen sauberen Kontaktschluss im Lötprozess. Gleiches gilt für die Vermessung von Pin-Höhen, die im Gegenstecker nur dann einen sauberen Kontakt langfristig garantieren, wenn die Höhe des Pin-Plateaus in der vorgegebenen Zeichnungstoleranz liegt. Neben der maximalen Z-Position, beispielsweise von einer Kontaktfläche, kann auch die Winkellage bzw. die Ausrichtung der Fläche im Raum bestimmt werden. 

Bei der Lötstellen-Inspektion erlaubt das Kamerasystem die Bestimmung des Lötvolumens, die Detektion von Lücken in der Lötstelle sowie die Bewertung der Form einer Lötstelle. Dort, wo heute 2D-Systeme bei der Bewertung von Lötstellen aufgrund von zu stark schwankenden Kontrastvarianzen entweder zu hohen Pseudoausschuss liefern oder Fehlermerkmale nicht prozesssicher detektieren können, zeigt das Kamerasystem laut Hersteller seine Stärken. 

Da das Kamerasystem auf einer berührungslosen Messung basiert, wird das Bauteil bei der Vermessung nicht mechanisch beeinflusst. Das Verfahren ist daher verschleißfrei. Jedes System wird beim Hersteller kalibriert. Dazu wurde eigens ein Kalibriernormal entwickelt, das die ermittelten Z-Werte im Arbeitsbereich des Systems überprüft und sicherstellt. 

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Zuverlässige Fehlererkennung an Oberflächen 

Seit einem Jahr setzt ein Unternehmen ein Bildverarbeitungssystem ein und prüft damit im Durchlauf die glatten und auch spiegelnden Oberflächen von Gehäuseteilen. Jetzt zieht der Hersteller Bilanz. 

Typischerweise wird das Bildverarbeitungssystem Orbiter 600 von Omni Control, Offenburg, bei Rundgehäusen eingesetzt, die in hoher Stückzahl und im Sekundentakt, z. B. durch eine Umformpresse, gefertigt werden. "Für uns bei PWO stand beim Orbiter600 die 360°-Oberflächenprüfung der Prüfteile im Durchlauf im Fokus", sagt Dr. Frank Repenning, zuständig für Entwicklung Oberflächenprüftechnik im Progress-Werk Oberkirch (PWO). Zu den häufigsten Fehlertypen der Prüfteile zählen: Doppelungen, Zinkabplatzer und Abschabungen. 

Das Bildverarbeitungssystem prüft im Durchlauf die Mantelfläche der Umformgehäuse vollständig auf Beschädigungen, ohne dass die Teile getaktet oder mechanisch gedreht werden müssen. "Das war für uns ein entscheidender Faktor, um unseren Arbeits- und Prüfprozess enorm zu vereinfachen und die konstante Produktqualität zu gewährleisten", freut sich Repenning. 

BV-System löst Anlagen  mit aufwendigem Handling ab 

Frühere Anlagen mit 360°-Prüfung hatten durch die mechanische Drehung der Teile ein sehr aufwendiges Handling. Die Teile wurden vereinzelt, getaktet und wegen der notwendigen hohen Ausbringung auf zwei Spuren in Rotation geprüft. Dieses Prozedere hat sich durch das Bildverarbeitungssystem nun deutlich vereinfacht. Beim Verlassen der Prüfzelle liegt bereits das Prüfergebnis vor, und die n.i.O.-Teile können aussortiert werden. "Die hohe Hubzahl, die leistungsfähige Bildverarbeitungssoftware und der geringe Platzbedarf der Prüfzelle mit gerade einmal 1 m x 1 msind weitere Vorteile, die der Orbiter600 mit sich bringt", so Repenning. 

Mittels sechs Farbkameras in Sternanordnung und einer zusätzlichen Kamera von oben zusammen mit einer leistungsfähigen Bildverarbeitungssoftware ist das Bildverarbeitungssystem in der Lage, die Mantelfläche der Prüfteile vollständig auf Beschädigungen zu prüfen. Für jeden Teiletyp kommt die bestmögliche Beleuchtungskombination aus diffuser Rundumbeleuchtung und einem Streiflicht von oben zum Einsatz. Die Helligkeit der Beleuchtungen lässt sich über die eigens  von Omni Control dafür entwickelte Prüfsoftware einstellen, und die Ringe der Streiflichtbeleuchtung sind individuell ansteuerbar. Der große Schärfetiefenbereich reicht dank spezieller Optik der Farbkameras von 30 bis 110 mm. Das Gehäuse ist abgedichtet gegen Kondenswasser, die optischen Oberflächen sind leicht zugänglich und einfach zu reinigen. 

BV-System erkennt mechanische Fehler an glatten Oberflächen 

Aufgrund der kompakten Baugröße der Prüfzelle von 1 m² Platzbedarf passt das Bildverarbeitungssystem laut Hersteller praktisch in jede Produktionshalle. Es eignet sich zur 360°-Oberflächenprüfung der Mantelfläche von Rundteilen im Durchlauf bis 120 Teile/min. Auch abgeflachte Gehäuse kann das Bildverarbeitungssystem prüfen, unabhängig davon, ob es sich dabei um matte, spiegelnde oder gemischte Oberflächen handelt. Das System erkennt mechanische Fehler an glatten Oberflächen oder auch zerklüftete Doppelungen durch den Kettenfehleralgorithmus. 

Die Progress-Werk Oberkirch AG ist nach eigenen Angaben einer der weltweit führenden Entwickler und Hersteller von anspruchsvollen Metallkomponenten und Systemen in Leichtbauweise. "Mit Omni Control arbeiten wir seit vielen Jahren eng zusammen und wissen, dass uns der technische Support bei Fragen stets unterstützend zur Seite steht", so Repenning. Deshalb habe sich das Unternehmen wieder für Lösungen von Omni Control entschieden. 

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Bildverarbeitungssysteme

3D-Kamera für die  Lasermaterialbearbeitung 

Eine neu entwickelte 3D-Kamera erlaubt die hochgenaue 3D-Führung des Laserstrahls während der Materialbearbeitung. Die Technik lässt sich überall dort eingesetzen, wo mit Lasern Objekte bearbeitet werden und dementsprechende Präzision gefragt ist. 

Das Entwicklerteam von Laser 2000, Weßling, hat auf der diesjährigen Laser World of Photonics eine speziell angepasste L2K-3D-Kamera für Laserapplikationen vorgestellt. Die Kamera vermisst laut Hersteller den 3D-Arbeitsbereich einer Laserscanner-Anwendung und stellt zusätzlich zu den x- und y- auch z-Koordinaten des zu bearbeitenden Bauteils zur Verfügung. So wird die Lasermaterialbearbeitung mit der 3D-Kamera-Technologie verknüpft. 

Hochgenaue 3D-Führung  des Laserstrahls möglich 

Die 3D-Position von beliebigen Objekten wird nach Herstellerangaben innerhalb des Scanbereichs sehr präzise detektiert, was eine hochgenaue 3D-Führung des Laserstrahls ermöglicht. Die Integration der Kamera in vorhandene Komponenten, wie Galvo-Scanner und F-Theta-Linse, soll einfach zu realisieren sein. Die Kommunikationsschnittstelle entspricht dem Indus- triestandard, und die Benutzeroberfläche ist leicht bedienbar beziehungsweise selbsterklärend, so der Hersteller. Die 3D-Kamera nimmt Bilder des Arbeitsbereichs auf, wertet diese aus und stellt die Ergebnisse für die weitere Laserbearbeitung zur Verfügung (Bild 1). Dadurch ist es möglich, den Laserstrahl exakt im 3D-Raum zu führen. Während der Laseranwendung ist eine Inspektion zur Prozesskontrolle möglich. Nach der Laseranwendung besteht die Option, eine Qualitätssicherung der Prozessergebnisse aus mehreren Perspektiven, auch mit 3D-Koordinaten, zu realisieren. 

Die 3D-Kamera ist mit einer internen LED-Beleuchtung und Random-Pattern- Projector (RPP)-Lasern ausgestattet, was eine weitere, zusätzliche Beleuchtung überflüssig machen soll. Zusätzlich kann der in Laseranwendungen meist vorhandene Pilotlaser als weiteres Beleuchtungshilfsmittel genutzt werden, um die  Prozesssicherheit zu erhöhen. 

Neben dem Set-up für Laseranwendungen liegen die Vorteile der 3D-Kamera nach Firmenangaben in der Flexibilität der Konfiguration bei Hard- und Software. Je nach Applikation stimmen die Entwickler die Hardware-Ausstattung mit dem Anwender ab. Wichtige Rahmenparameter sind dabei der verwendete Scanner und das eingesetzte F-Theta-Objektiv. Die Software konfiguriert entsprechend Arbeitsabstand, Messbereich und Reliabilität. Abhängig vom Arbeitsabstand (100 bis 500 mm) sind Messgenauigkeiten von 10 bis 500 µm möglich. 

Besten Algorithmus für  Software auswählen 

Machbarkeitsuntersuchungen respektive Laborversuche erlauben es, den jeweils besten Algorithmus für die Software auszuwählen. Dabei greift man als Basis auf vier verschiedene Messverfahren zurück. 

Im einfachsten Fall wird die 3D-Position des Pilotlasers ermittelt. Damit sind robuste und hochgenaue Abstandsmessungen möglich. Des Weiteren kann mit dem Pilotlaser eine Linie projiziert werden, was in einem präzisen 3D-Linienprofil resultiert. Das Zusammensetzen von Linien zu einer vollständigen Punktewolke des Objekts ist laut Hersteller ebenfalls möglich. Der Stereo-Matching-Algorithmus erstellt mithilfe des integrierten RPP-Lasers über eine Bildaufnahme sehr schnell eine einfache Punktewolke. Dieses Verfahren hat vor allem bei flächigen Objekten seine Vorteile. Mittels der integrierten LED-Beleuchtung können Objektmerkmale in 2D-Bildern lokalisiert werden und anschließend zu 3D-Positionen berechnet werden. Hat man drei Merkmale eines Objekts lokalisiert, ist die 3D-Position eindeutig ermittelt. 

Überwachung der  Lasermaterialbearbeitung 

Mögliche Anwendungsgebiete für die 3D-Kamera sind das Laserschweißen, das Lasermarkieren, das Laserschneiden, das Laserbohren und die Mikro-Materialbearbeitung. Die Kamera kann in allen Branchen eingesetzt werden, in denen mit  Lasern Objekte bearbeitet werden und dementsprechende Präzision gefragt ist. Zu diesen gehören unter anderem Automobil- und Elektronikindustrie, Medizintechnik und Maschinenbau. 

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Qualitätsmanagement  im Wandel der Zeit 

Jeden Monat blättert der QZ-Herausgeber in den Archivjahrgängen der QZ. Dabei findet er Kurioses und Bemerkenswertes aus fünf Jahrzehnten Qualitätsmanagement. Was war damals wichtig? Was hat sich verändert? Was hat sich bewährt? Lesen Sie auch den Kommentar des Herausgebers – und kommentieren Sie selbst auf qz-online.de und schildern Sie Ihre Erfahrungen. 

"Wer auf Dauer erfolgreich sein will, muß die Anforderungen und Erwartungen des Markts nicht nur erfüllen, sondern übertreffen. Das gilt für jeden Kunden, für jedes Produkt und für jede Dienstleistung. Voraussetzung hierfür ist absolute Spitzenqualität. Die ist nur erreichbar, wenn jeder im Unternehmen versteht, was der Kunde will, und was er selbst benötigt, um seinerseits die Erwartungen seiner Kunden zu erfüllen oder zu übertreffen. Dazu muß jeder im Unternehmen lernen, intensiver zuzuhören, damit er die Probleme und Wünsche des Kunden besser versteht und in der Sprache des Kunden mit ihm über Lösungsmöglichkeiten spricht. Dies gilt nicht nur für die Arbeit mit externen Kunden, sondern auch für jede Form der internen Zusammenarbeit. " 

<i>Joachim H. Runge: "Der steinige Weg zur Weltspitze", QZ 11/1992, S. 645 – 650 </i>

Maximaler Ertrag bei vertretbarem Aufwand 

"Prüfung und Messung von Ausfallmustern und Stichproben von der eingehenden Teillieferung bis zum Fertigprodukt ergänzen die 100-prozentige Funktionsprüfung der Geräte. In der Zentralen Qualitätsabteilung laufen sämtliche Informationen von Fertigungsrevision, Stichproben- und Zuverlässigkeitsprüffeld, aus Entwicklungsabteilungen und dem Kundendienst zusammen. Hier entsteht ein geschlossenes Bild des Qualitätsstands, mit dessen Hilfe eine sicher und schnell reagierende Qualitätsregelung durchgeführt wird." 

<i>Ing. (grad) Rupprecht Düll: "Angewandte Methoden der statistischen Qualitätskontrolle", QZ 11/1967, S. 129 – 139 </i>

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2061019 QZ_2017_11_Rückschau QZdamals [Print] 2016

Wenn Farbinformationen entscheidend sind 

Wie Sie die richtige Farbzeilenkamera auswählen 

Praxistipp Für die Auswahl einer geeigneten Farbzeilenkamera ist es unerlässlich, die grundlegenden Unterschiede in der Zeilenkameratechnologie zu kennen. Darüber hinaus sollten weitere Faktoren berücksichtigt werden. 

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Compliance Management ist mehr als nur ein Rechtsthema 

Compliance scheint in deutschen Unternehmen etabliert zu sein, das Thema erfährt eine hohe Aufmerksamkeit in den Unternehmensleitungen. Doch auf dem Weg zu einer echten Compliance-Kultur werden auch Probleme offenbar. So entstehen im Zuge der Digitalisierung neue Compliance-Risiken, wie eine Umfrage zeigt.  

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Compliance Management

Robotergestütztes System inspiziert automatisch Oberflächenfehler  

Komplexe Freiformoberflächen von Bauteilen können oft nur mit großem Zeit- und Kostenaufwand vollständig inspiziert werden. Mit einem robotergestützten Oberflächeninspektionssystem sind nun automatisierte 100-Prozent-Kontrollen möglich. Damit lassen sich derzeit gut sichtbare Kratzer und Schlagstellen detektieren.  

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Oberflächeninspektion

Warum das Label ein politisches Thema und Qualität Chefsache ist 

Ursprünglich wollten die Briten mit einer Herkunftsbezeichnung ab 1887 ihren Heimatmarkt vor billigen Importen und Plagiaten schützen. "Made in Germany" entwickelte sich jedoch schnell zu einem weltweit anerkannten Synonym für Qualität, Zuverlässigkeit und hochwertige Verarbeitung. Den Anstrengungen deutscher Hersteller ist es zu verdanken, dass eine Handelshürde zur Erfolgsgeschichte wurde. Ein Gespräch mit DGQ-Präsident  Udo Hansen und QZ-Herausgeber Herbert Schnauber zeigt, wie bedeutend das Label heute und in Zukunft für den Standort Deutschland ist. 

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Qualitätsmanagement

Kleinsten Fehlern auf der Spur Kleinsten Fehlern auf der Spur 

Zwei österreichische Unternehmen entwickelten ein neues Verfahren zur vollautomatischen, optischen Inspektion von hochglänzenden Edelstahlbändern. Ein System mit Hochleistungsbildverarbeitung löst die manuelle Prüfung ab und findet alle Oberflächendefekte. Zwei österreichische Unternehmen entwickelten ein neues Verfahren zur vollautomatischen, optischen Inspektion von hochglänzenden Edelstahlbändern. Ein System mit Hochleistungsbildverarbeitung löst die manuelle Prüfung ab und findet alle Oberflächendefekte. 

Berndorf Band, Berndorf/Österreich, stellt 250 Meter lange und drei Meter breite Stahlbänder her, die zur Produktion von Bildschirmfolien für Flachbildschirme eingesetzt werden. Im Herstellungsprozess wird zuerst ein Film von gelöstem Kunststoff auf ein auf Hochglanz poliertes Edelstahlband gegossen. Im nächsten Schritt wird die ausgehärtete Folie nach einer Trocknungsphase abgezogen und dann für den Einsatz in Flachbildschirmen weiterverarbeitet. Die Herausforderung dabei: Jeder noch so kleine, mit dem Auge nicht wahrnehmbare Fehler am Edelstahlband könnte zu sichtbaren Pixelfehlern am Bildschirm führen. Die Qualität der Prozessbänder muss also extrem hoch sein. Berndorf hat dazu eigene Legierungen für die Metallbänder und spezielle Methoden zur Oberflächenglättung entwickelt, mit denen Rauheiten von unter 10 nm (Ra) möglich sind. 

Die Produktion der Folien erfolgt in großen Produktionshallen in Reinraumausführung, um zu verhindern, dass sich feiner Staub auf den Edelstahlbändern ablagern kann. Dieser würde wiederum zu Bildfehlern führen. Bevor die langen Edelstahlbänder verschickt werden, sind sehr strenge Qualitätskontrollen erforderlich. Denn trotz modernster Produktionsverfahren lassen sich nicht alle Fehler vermeiden. Berndorf Band garantiert seinen Kunden, dass die Defekte einen definierten Mikrometerbereich nicht überschreiten. 

Bisher nur aufwendige, manuelle  Prüfung möglich 

Die Frage ist, wie man diese kleinen Fehler auf einem bis zu 250 Meter langen und drei Meter breiten Stahlband effizient aufspüren kann. Die Untersuchung eines ganzen Bands mit Mikroskopen wäre viel zu aufwendig. Derzeit ist nur eine zeitaufwendige, manuelle Prüfung der Bänder mit speziell geschultem Personal möglich. Dafür benötigen die Spezialisten jedoch mehrere Wochen. Dennoch können, selbst bei spezieller Beleuchtung, nicht alle Fehler mit dem menschlichen Auge gefunden werden. 

Berndorf Band hat jahrelang versucht, eine Methode zur Automatisierung der Qualitätsinspektion zu finden. Die bisherigen Versuche – zuletzt mit einem Standard-Bildverarbeitungsverfahren – blieben erfolglos. 

Die auf Hochglanz polierten Edelstahlbänder spiegeln stark, das ist für herkömmliche Kamerasysteme problematisch. Ein weiteres Problem ist der Staub, der im Bandproduktionsprozess nicht vermieden werden kann. Die zu detektierenden Fehler sind Mikrometer kleine Poren oder Vertiefungen und damit genauso klein wie die Staubkörner. Ob es sich nur um ein winziges Staubkorn oder eine mit freiem Auge kaum wahrnehmbare Vertiefung handelt, lässt sich nicht so einfach feststellen. 

Vollautomatisches, optisches  Inspektionssystem entwickelt 

All diese Aspekte mussten bei der Entwicklung einer neuen, optischen Methode berücksichtigt werden. Berndorf Band hat daher mit dem AIT Austrian Institute of Technology, Wien, ein neues Verfahren zur vollautomatischen, optischen Inspektion von hochglänzenden Stahlbändern entwickelt. 

Das Edelstahlband wird dabei von einer Seite mit einer blauen, von der anderen Seite mit einer roten Lichtquelle bestrahlt. Auf den Bildern, aufgenommen mit einer hochauflösenden Kamera, zeigen sich durch Schattenwurf und Reflexionen alle Erhöhungen und Vertiefungen. Dank der hohen Auflösung der Kamera lassen sich alle noch so kleinen Fehler erfassen. 

Mit der AIT-Methode findet Berndorf nach eigenen Angaben alle winzigen Oberflächendefekte. Dank individueller Optimierungen löst nur eine sehr geringe Anzahl von Staubkörnern einen Fehleralarm aus. Da bei dem Verfahren nicht nur die Fehlerstellen, sondern auch deren exakte Positionen bestimmt werden, lassen sich die wenigen Verdachtsstellen leicht auffinden. 

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Bildverarbeitung, Machine Vision

Beurteilung von Lötnähten  in Kraftstoffverteilern Digitalmikroskop  für flexible Inspektion 

Beurteilung von Lötnähten  in Kraftstoffverteilern  

Ein Inspektionssystem unterstützt die effiziente Prüfung von Lötverbindungen in Kraftstoffverteilern für Fahrzeuge. Durch eine farbliche Anhebung mittels Videoalgorithmus wird die Lötnaht im endoskopischen Prüfbild deutlicher sichtbar. Damit lässt sich die Qualität der Lötnähte schneller bewerten. 

Kraftstoffverteilsysteme haben die Aufgabe, den Motor eines Autos mit ausreichend Kraftstoff zu versorgen. Der Kraftstoffverteiler leitet den Kraftstoff unter hohem Druck zu den Einspritzdüsen. Bei der Herstellung des 300 mm langen, rohrförmigen Kraftstoffverteilers aus Edelstahl werden zwei Endstücke durch ein spezielles Lötverfahren angebracht. 

Damit der Kraftstoffverteiler dem hohen Druck während des Motorbetriebs standhält, muss eine einwandfreie Verteilung des Lots sichergestellt sein. Dazu werden die Lötstellen auf der Innenseite des Rohrs über ein Endoskopsystem geprüft. Um die Qualität sicherzustellen, wird eine 100-Prozent-Kontrolle durchgeführt. Damit will der Anwender das Lötverfahren überwachen, den Prozess stabilisieren und die Qualität und Langlebigkeit des Bauteils gewährleisten. 

Beim Lötverfahren muss eine durchgängige Lötnaht und somit eine unlösbare Verbindung zwischen Rohr und Endstück hergestellt werden. Herkömmliche Endoskop-Kameras bieten für die visuelle Kontrolle der Lötnähte nur unzureichende Bildergebnisse. Denn der Farbunterschied zwischen Lötnaht und Edelstahlrohr ist so gering, dass er bei der endoskopischen Kontrolle für den Prüfer schwer zu erkennen ist. Mit herkömmlichen Endoskop-Kameras wäre die Kontrolle für den Qualitätsprüfer auf Dauer sehr anstrengend. 

Das seit April erhältliche Inspektionssystem Flexivision 100 der Schölly Fiberoptic GmbH, Denzlingen, zeichnet sich laut Hersteller durch seine Full-HD-Bildqualität aus und verfügt über spezielle Videoalgorithmen (Bild 1). Mit den Softwarefunktionen kann der Anwender das Prüfbild optisch verändern. Um die Lötnähte im Kraftstoffverteiler visuell zu kontrollieren, wird während der endoskopischen Kontrolle der Videoalgorithmus "Selektive Farbanhebung" angewandt. Dadurch wird der geringe Farb- unterschied von Lötmaterial und Edelstahl erhöht, und die Lötnähte kommen deutlich zum Vorschein. Damit ist eine eindeutige Beurteilung der Qualität der Lötnähte möglich. 

Mit der Dokumentationsfunktion des Inspektionssystems kann der Anwender wichtige Aufnahmen der Prüfung per Knopfdruck auf einem USB-Stick speichern. Für umfangreiche Bild- und Videoaufnahmen und deren Archivierung verwendet er eine Dokumentationssoftware an einem angeschlossenen PC oder Laptop. Mit der Dokumentationsfunktion des Inspektionssystems kann die endoskopische Kontrolle dokumentiert und im Falle einer Reklamation darauf zurückgegriffen werden. 

Mechanische Vorrichtung für  optimalen Prüfablauf 

Für einen reibungslosen Ablauf der optischen Prüfung wurde das Inspektionssystem mit dem Kamerahandgriff FlexiScope 3 an einem Prüfplatz integriert. Eine mechanische Vorrichtung führt das Bauteil zum fixierten Kamerahandgriff, an dem eine Sonde angeschlossen ist. Ein Mechanismus sorgt dafür, dass das Bauteil entsprechend positioniert wird, sodass die beiden Lötnähte nacheinander inspiziert werden können. Die Sonde wurde kundenspezifisch in Sonderlänge angefertigt. Durch die 65°- Blickrichtung können laut Hersteller beide Lötnähte der Endstücke optimal erreicht werden. 

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Mit der Gocator-3D-Serie bietet der Waldbronner Messtechnikhersteller Polytec anwenderfreundliche 3D-Bildverarbeitungssysteme des kanadischen Herstellers LMI Technologies an. Die Sensorsysteme bestehen aus Kamera und Auswertesoftware und ermöglichen nach Firmenangaben eine sehr einfache 3D-Bild- erzeugung und -auswertung. 

Die Gocator-Familie besteht aus einer Reihe intelligenter 3D-Sensoren, deren Einrichtung per webfähiger Benutzeroberfläche geschieht. Wesentliche Merkmale sind gebrauchsfertige 3D-Werkzeuge und intuitive Drag-&-Drop-Bedienung der Software. Damit können Anwender unmittelbar Analysen wie Soll-Ist-Vergleiche durchführen und sind nicht gezwungen, 3D-Auswertungen von Punktwolken selbst zu entwickeln, wie bei herkömmlichen Systemen. Ein Stand-alone-Betrieb der Sensoren ist üblich. 

Die Sensorfamilie gliedert sich in einfache Abstandssensoren der 1300er-Serie für Höhen- oder Dickenmessungen, die Sensoren der 2000er-Serie für die Profilvermessung von Höhen und Konturen, die die Erfassung von Objekten im Mikrometerbereich in großen Messfeldern ermöglichen, und zum dritten die intelligenten Sensoren der 3000er-Serie für die Aufnahme von 3D-Punktwolken für die 3D-Größen- bzw. Volumenbestimmung. 

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Winkel und Position  in einer Messung erfassen Winkel und Position  in einer Messung erfassen 

Winkel und Position  in einer Messung erfassen 

Bislang gab es auf dem Markt kein kombiniertes Winkel- und Positionsmessgerät, das einfach, genau und schnell in nur einer Messung misst. Dies ermöglicht nun ein elektronischer Winkelmessautomat, der neben dem dritten Winkelfreiheitsgrad auch die Positionen in drei Raumachsen bestimmt. Bislang gab es auf dem Markt kein kombiniertes Winkel- und Positionsmessgerät, das einfach, genau und schnell in nur einer Messung misst. Dies ermöglicht nun ein elektronischer Winkelmessautomat, der neben dem dritten Winkelfreiheitsgrad auch die Positionen in drei Raumachsen bestimmt. 

In der industriellen Fertigung für Automotive- und Fahrerassistenzsysteme ist es erforderlich, die räumliche Geometrie der Montage- bzw. Kalibrierboxen einzustellen und während des laufenden Montagebetriebs zu kontrollieren. Die Außenwände dieser Boxen dienen oft als Target mit Musterstrukturen für die Justage und Kalibrierung von optischen Fahrerassistenzsystemen. Diese müssen bestimmten Kriterien in Bezug auf die Aufnahme der Prüflinge genügen. So sind beispielsweise Rechtwinkligkeit, Parallelität und Aufrichtung sowie die Position in allen drei Raumrichtungen exakt zu justieren. 

Die meisten vorhandenen Messverfahren können nur ein oder zwei Freiheitsgrade bestimmen. Demnach benötigt man sehr viele verschiedene und teilweise aufwendige Messmittel, die kostspielig sind, Zeit und Platz in Anspruch nehmen und oft an den erforderlichen Toleranzen scheitern. 

Mit der Erfindung des elektronischen Winkelmessautomaten Elwimat  hat der Münchener Anbieter optischer Prüf- und Messtechnik Hofbauer eine Lösung geschaffen, die diesen Problemen abhelfen soll. "Dank moderner Bildverarbeitung konnten wir aus dem Problem der Vignettierung (Abschattung) eine Lösung entwickeln, die mittlerweile als anerkanntes physikalisches Messprinzip gilt", erläutert der Firmeninhaber und Erfinder Dr. Engelbert Hofbauer. 

Dabei wird ein den Winkeländerungen unterworfener Reflektor von einem speziellen, divergenten Lichtkegel (LED) beleuchtet. Die Strahlenbündel des Lichtkegels werden am Reflektor reflektiert, wobei ein Teil des Lichts wieder in den Winkelsensor eintritt. Dort entsteht durch die vignettiert abgebildete Leuchtfläche auf einem positionsempfindlichen Detektor ein heller Lichtpunkt. Die Lageverschiebung dieses sogenannten Vignettierungs-Spots (V-Spot) ist proportional zur Winkeländerung des Reflektors. 

Mithilfe moderner Kameras und der Bildverarbeitung gelingt es laut Hesteller, durch eigens entwickelte Subpixel-Algorithmen die Auflösung und Reproduzierbarkeit weit besser als 1/30 Pixel und damit im Submikrometer-Bereich zu erzielen.Der einfache, solide geometrisch-optische Aufbau mit präziser Optik ermöglicht eine enorme Stabilität (Kurz- und Langzeit) im Gegensatz zu Lasern mit kleinen Resonatoren und thermischen Fluktuationen, beschreibt der Hersteller. 

Die Reproduzierbarkeit der Winkelmessung liegt nach Firmenangaben weit unter einem tausendstel Grad (&lt;&lt; 0,001°) und kann durch Wahl der Brennweite an die Aufgaben angepasst werden. Mithilfe geeigneter Reflektoren lassen sich laterale Positionsmessungen mit einer Reproduzierbarkeit unter 1 µm durchführen. Mehrfachreflektoren erlauben die jeweils dritte Dimension mit Rollwinkel (&lt; 0,001°) sowie eine Abstandsmessung mit &lt; 0,005 %. Damit sind mit entsprechenden Reflektoren alle sechs Freiheitsgrade (6DoF) erfassbar und die Daten in Bruchteilen einer Sekunde präzise auswertbar. 

In den meisten Fällen betragen die Montage- und Messzeiten nach Firmenangaben nur wenige Sekunden bis Minuten. Ein weiterer Vorteil des Winkelmessautomaten ist, dass mit der bereitgestellten Software, unterstützt durch den Fernwartungsservice, alle Daten des Aufnahmeprozesses unmittelbar live über Schnittstellen wie RS232, USB, LAN oder als zusammengefasstes Protokoll mit Grafik und Tabelle ausgegeben werden können. Hier spart der Anwender nochmals Arbeitszeit, da er nicht mit Messunterbrechungen bzw. komplizierter Dokumentation konfrontiert wird. 

Ein akkubetriebener Touch-PC mit kleiner, kompakter Bauweise ermöglicht mobile Messungen den ganzen Tag über auch an unzugänglichen Stellen. Zusätzlich kann die Auswertung direkt auf das Handy per Wifi oder Bluetooth erfolgen. 

Eingesetzt wird das Gerät vornehmlich in der Automobilzulieferindustrie. Einige Unternehmen nutzen das Messgerät sogar stationär zur Messung bei jedem Bauteil und überprüfen damit den Kalibrierzustand der Anlage. Die Ergebnisse lassen sich dokumentieren und rückverfolgen. 

Auch im Maschinenbau, Fahrzeugbau und Anlagenbau sowie in der Medizin- und Lasertechnik findet das System Anwendung. Möglich  sind unter anderem Geradheits-, Ebenheits- und Fluchtmessung, Vermessung großer Abstände und Winkel, Gelenkwellenwinkelmessung und -einstellung sowie Fahrwerksvermessung an Fahrzeugen (auch dynamisch während der Fahrt). 