Die kamerabasierte Überwachung eines additiven, metallbasierten Bauprozesses in Echtzeit ist jetzt mit einem Tool möglich. Damit sollen sich die Kosten für die nachgelagerte, zerstörungsfreie Prüfung im Computertomografen reduzieren lassen, weil potenziell fehlerhafte Teile vorher aussortiert werden. 

Tool überwacht additiven Bauprozess  

Kameras

Additive Fertigung

industrielle Prüftechnologie zur zerstörungsfreien Prüfung

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Waygate Technologies  

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Bildverarbeitung, Machine Vision

Bildverarbeitung

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Wirbelstromprüfgeräte

Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Für den Einsatz in rauen Umgebungen bietet Matrix Vision, Oppenweiler, mit der Option IP67C eine zusätzliche, kostengünstige und wasserdichte Variante der mvBlueCOUGAR-X Industriekamera an.

Bildverarbeitungssysteme

Industrielle Messtechnik

Optische Mess- und Prüfverfahren

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Wasserdichte Variante

patentierte optische Technologie zum ergonomischen Mikroskopieren

Vision Engineering Ltd.  

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Optomechanische Bauelemente und Baugruppen

Optomechanik

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Qualitätsmanagement

Know-how in der Entwicklung von Hard- und Sofware für die automatische Bildverarbeitung

Fraunhofer Geschäftsbereich Vision c/o Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

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Optoelektronische Bauelemente

Optoelektronik

Oft muss zwischen Kamera und PC auch eine größere Distanz überbrückt werden. Für solch anspruchsvolles System braucht es Kameras mit der richtigen Schnittstelle.

Bild 1. Kameras mit der neuen Schnittstelle CoaXPress-12 bieten beste Bildqualität

Messe Vision

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Software für Optische Messtechnik

Kameras für hohe Ansprüche

Die Polytec GmbH bietet schlüsselfertige Systeme zur Schweißnahtkontrolle, inklusive spezielle Kameratechnik zur Qualitätssicherung.

Die Xiris-Kameras erlauben klarste Sicht auf hellste Lichtbögen und bilden gleichzeitig dunklere Hintergrundbereiche wie Schweißbad und -naht ab.

Bildverarbeitungskomponenten

Polytec: Lösungen zur Schweißnahtkontrolle

Versagt ein Reifen schon beim Aufpumpen oder im Betrieb, kann das fatale Folgen haben. Reifenprüfgeräte erkennen daher mit modernster Bildverarbeitung Fehler im Mikrometerbereich. Die Prüfergebnisse lassen sich einfach klassifizieren und rückverfolgen.  

Bildverarbeitungssystem hilft bei der Reifenprüfung 

Damit Räder sicher rollen 

Ein Automatisierungsexperte hat eine vollautomatische End-of-Line-Prüfanlage für die 100-Prozent-Prüfung von PKW-Türverkleidungen entwickelt. Damit lassen sich mithilfe verschiedener Machine-Vision-Kameras alle vier Türverkleidungen auf einer Anlage prüfen. 

PKW-Türverkleidungen  auf einer Anlage prüfen 

Immer mehr Produktionslinien werden mit aktueller Kameratechnik ausgestattet. Denn durch softwaregestützte Auswertung von Kamerabildern können Unregelmäßigkeiten in Produktionsprozessen frühzeitig erkannt werden. Diese Fehlerprävention leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Qualitätssicherung.  

Berührungslose Qualitätssicherung mit Kameratechnik  

Der Null-Fehler-Produktion einen Schritt näher kommen 

Matrix Vision stattet die USB3- und GigE-Vision-Industriekameras mit Global-Shutter-Pregius-Flächensensoren von Sony mit einem neuen BlockScan-Modus aus. 

Firmware-Erweiterung mvBlockScan zur zeilenweisen Bilderfassung für die Kameraserien mvBlueCOUGAR und mvBlueFOX3 (© Matrix Vision) 

Zusatz-Feature in USB3 und GigE Vision Industriekameras ermöglicht die Realisierung von Zeilenanwendungen über Standard-Schnittstellen 

mvBlockScan: Zeilenanwendungen mit Flächensensoren 

In einem Forschungsprojekt werden nun objektive Skalen entwickelt und basierend auf den Daten, Automatisierungslösungen entwickelt.

Bild 1. Das Forschungsvorhaben „Kombi“ unterstützt die Befähigung ungelernter Mitarbeitern bei der manuellen Sichtprüfung und ermöglicht den Einsatz neuer Technologien.

So lassen sich manuelle Sichtprüfungen objektivieren

Automatisierungstechnik

Gewusst wie

Matrix Vision, Oppenweiler, präsentiert mit der mvBlueNAOS-Familie erstmalig Kameramodule mit der Hochleistungsschnittstelle PCI Express. So können diese Kameramodule plattformunabhängig eingesetzt werden.

Kameramodul für anspruchsvolle Embedded-Vision-Anwendungen

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Forum Revision der ISO 9001:2015

Für anspruchsvolle Embedded-Vision-Anwendungen

Das aktuelle IDS NXT Update enthält unter anderem Multi-ROI für Objektdetektion und lässt sich jetzt auch per Microsoft Azure Cloud nutzen.

Durch die Ausführung von Bildverarbeitungsaufgaben direkt an der Bildquelle, können IDS NXT Kameras selbstständig und PC-unabhängig Ergebnisse erzeugen, um Folgeprozesse direkt anzustoßen.

Embedded Systeme

Elektronik

Einsatzspektrum des IDS NXT Embedded-Vision-Systems erweitert

Die bisher notwendige manuelle Kontrolle der Holzkörper fertiger Handbürsten kann nun entfallen. Diese Aufgabe übernimmt ein Bildverarbeitungssystem, das Holzfehler zuverlässig und vollautomatisch erkennt. Eine weitere Automatisierung der Fertigung ist möglich.

Bild 1. Ein Bildverarbeitungssystem erkennt zuverlässig Farbe und Maserung von Holzkörpern aus Rotbuche. © IDS Imaging Development Systems GmbH

Vollautomatische Holzkörper-Kontrolle mittels BV-System

Bildverarbeitungs-Software

Aus gutem Holz

High-Speed-Imaging in der additiven Fertigung

Eine optimierte Prozessüberwachung und -Kontrolle an der Stelle des Aufschmelzens kann beim 3D-Metalldruck die Qualität des Prozesses und des Produktes verbessern. Aus diesem Grunde widmen Wissenschaftler am Lehrstuhl für Photonische Technologien der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ihre Aufmerksamkeit diesen Vorgängen, die in schneller Folge auf kleinstem Raum ablaufenden.

Die Herstellung eines Werkstücks durch Additive Fertigung, zum Beispiel durch industriellen 3D-Druck, erlaubt völlig neue Produktdesigns. In einem einzigen Arbeitsgang entstehen mit hoher Geometriefreiheit Strukturen, die sonst aus mehreren Einzelwerkstücken zusammengefügt werden müssten. Oft sind es komplexe Strukturen mit geringem Gewicht und hoher Festigkeit, wie sie zunehmend von der Luft- und Raumfahrtindustrie, der Medizintechnik oder im Rennsport benötigt werden.

Für den 3D-Druckprozess wird ein Bauteil mittels CAD am Computer generiert und für den Druck optimiert. Anhand der erzeugten Druckdaten wird dann das Teil im Bauraum des Druckers schichtweise durch Laserschmelzen aus einem pulverförmigen Werkstoff aufgebaut (Bild 1). Das Pulver wird dafür in dünnen Schichten aufgebracht, die mit einer Art Rakel auf die eingestellte Schichtdicke zwischen 10 bis ca. 100 Mikrometern glatt gezogen werden. Nach dem Druck wird das Bauteil gereinigt, von der Bauplattform getrennt und gegebenenfalls nachbearbeitet.

Als pulverförmige Druckmedien dienen meist Metalle oder Metalllegierungen, vom Edelstahl über Aluminium und Titan bis hin zu Edelmetallen wie Gold. Sie bestimmen die Eigenschaften des Produktes und sind eine kostenintensive Komponente des Fertigungsverfahren.

Für das ortsgenaue Aufschmelzen des Pulvers werden industrieübliche CW-Laser (Continuous-Wave-Laser) verwendet. Ihr Laserstrahl wird über leistungsstarke Galvanometer-Scanner kontrolliert. Die Art und Qualität der Belichtung durch den Laserstrahl und das dadurch induzierte Aufschmelzen des Pulvers haben großen Einfluss auf die Eigenschaften des Werkstücks, etwa auf dessen Dichte und Oberflächenbeschaffenheit.

Die Steuerungsparameter des Lasers wirken sich auch auf die Aufbaugeschwindigkeit während des 3D-Drucks aus. Eine optimierte Prozessüberwachung und -Kontrolle an der Stelle des Aufschmelzens kann somit die Qualität des Prozesses und des Produktes positiv beeinflussen.

Aus diesem Grunde widmen Wissenschaftler wie Tobias Kolb am Lehrstuhl für Photonische Technologien der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, ihre Aufmerksamkeit diesen Vorgängen, die in schneller Folge auf kleinstem Raum ablaufen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens untersuchen sie mittels koaxialer Prozessüberwachung die thermische Strahlung, die beim Aufschmelzen des Pulvers entsteht.

Was einfach klingt, ist in der Realität ein aufwendiges Unterfangen, denn neben der Komplexität ist auch der instrumentelle Einsatz im Labor erheblich. Dort zeichnen koaxial integrierte Hochgeschwindigkeitskameras unter Nutzung der Laseroptik die thermische Strahlung auf, die während des Aufschmelzens des Pulvers emittiert wird. So erhalten die Forscher eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung und können Rückschlüsse auf Prozessschwankungen, Oberflächenrauheit im Prozess oder im Pulverbett liegende Spritzer ziehen.

Für die Untersuchungen werden CMOS-Kameras des Typs EoSens CL von Mikrotron, Unterschleißheim, verwendet. Mit ihrer Hilfe lassen sich Informationen über die Größe und Form des Schmelzbades und über die Intensitätsverteilung der thermischen Strahlung gewinnen. Im optischen System befindet sich ferner ein dichroitischer Spiegel, der die thermische Strahlung im Wellenlängenbereich von 700 bis 950 Nanometer zum Kamerasensor transmittiert.

Da der Prozess mit Scan-Geschwindigkeiten von mindestens 500 mm/sec bis über 1000 mm/sec abläuft, muss mit einer Aufnahmefrequenz von mehr als 10 kHz gearbeitet werden. Nur so ist die erforderliche hohe räumliche Auflösung zu erreichen.

Um eine Auflösung zu erhalten, die in der Größenordnung des Schmelzbades von etwa 100 Mikrometern liegt, wird eine Aufnahmefrequenz von 1015 kHz benötigt. Die Forscher fokussieren das Schmelzbad mit einer Makrooptik und beobachten den Prozess mit einem auf 100 x 100 Pixeln reduzierten Aufnahmebereich des Sensors, um diese hohe Aufnahmefrequenz zu erreichen.

Es entsteht ein enormes Datenvolumen mit Informationen über das Schmelzbad, das innerhalb von kürzester Zeit verarbeitet werden muss. Daher werden die vom Bildsensor gelieferten Signale mittels FPGA-Chips vorausgewertet. Aus jedem Kamerabild wird ein Vektor erzeugt, der Eigenschaften des Bildes beschreibt. Diese Informationen werden anhand der Daten des Scanner-Systems einer genauen räumlichen Position zugeordnet und daraus Schicht für Schicht Abbilder der thermischen Strahlung erzeugt. Diese Bilder werden dann analysiert.

Die Forscher arbeiten an der Weiterentwicklung von Bildverarbeitungssoftware, um diese Daten auszuwerten. Ziel für die Zukunft ist ein geregelter Prozess, mit dem sich während des Drucks Fehlstellen erkennen lassen, die dann in den folgenden Schichten durch Laser-Polieren oder andere Methoden ausgeglichen werden können.

Mit Hochgeschwindigkeitskameras will die Mikrotron die optimierte Prozessanalyse in Produktionsverfahren wie dem Selective Laser Melting (SLM) unterstützen, ferner dem Direct Metal Laser Sintering (DMLS) oder dem Selective Laser Sintering (SLS). Auch weitere Laseranwendungen, wie etwa das Laser-Schweißen oder das Löten und Bohren mit Lasern, würden sich nach Angaben des Unternehmens durch die schnelle Prozessanalyse in vergleichbarer Weise verbessern lassen.

In den schnellen und weiter verfeinerten Produktionsverfahren werden noch schnellere Hochgeschwindigkeitskameras, wie beispielsweise die neue EoSens 1.1 CXP oder die EoSens 1.1 CXP2 die Prozessüberwachung und Prozessregelung unterstützen. Beide Kameras verfügen werden über eine Auflösung von 1,1 Megapixeln und eine Empfindlichkeit von 20 V/lux*s bei einer Lichtwellenlänge von 550 nm verfügen.

Bei reduziertem ROI erreicht die EoSens 1.1 CXP eine Bildrate von bis zu 80 000 fps. Die EoSens 1.1 CXP2, die mit einer CoaXPress V2.0 Schnittstelle ausgestattet ist, liefert bei reduziertem ROI sogar Bildfrequenzen bis 224 600 fps.W

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Ausgabenartikel

Leistung, Fokussierung und Geschwindigkeit des Laserstrahls beeinflussen die Qualität des Werkstücks.

Mikrotron - Produkt 1 L - 2 Seiter

Das Seminar mit Praktikum »Inspektion und Charakterisierung von Oberflächen mit Bildverarbeitung« des Fraunhofer-Geschäftsbereichs Vision bietet einen umfassenden Einblick in die automatische Oberflächenprüfung, stellt unterschiedliche Prüf- und Analysemethoden vor und bietet die Möglichkeit, Prüfaufgaben mit Experten zu besprechen.