Stoßdämpfer im Auto müssen die Strapazen von tausenden von Kilometern unter schweren Bedingungen aushalten. Die Qualität und die Ausdauer der Federung hängen maßgeblich von der Qualität von Dichtungen ab, die für reibungslose Bewegungen ohne Hydraulikflüssigkeitsverlust sorgen und vor Schmutz und Staub in dem Stoßdämpfer schützen.
Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik GmbH & Co. KG, Tochtergesellschaft der Unternehmensgruppe Freudenberg, ist einer der führenden Hersteller von solchen Dichtungen und beliefert nahezu alle Automobilhersteller der Welt. Mit Hilfe der Konzernschwester Freudenberg Anlagen- und Werkzeugtechnik GmbH entwickelte das Unternehmen eine innovative automatisierte Qualitätsprüfungsanlage für Stoßdämpfer- und Radialdichtungen.
Maßgeschneiderte Automationslösung
„Unsere Dichtungen unterliegen sehr hohen Qualitätsstandards“, erklärt Dr. Thomas Bauernhansl, Director ProductionCenter der Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik. „Aufgrund der vielen verschiedenen Produktvarianten wurde die Qualitätskontrolle bisher manuell durchgeführt“. Seit mehreren Jahren übernimmt eine hochinnovative, automatisierte Anlage die Prüfung der fertigen Teile. Das FVision 60 inline System, das dazu eingesetzt wird, wurde speziell für die vollständige Prüfung unterschiedlicher rotationssymetrischer Teile entwickelt. Hierzu konnte sich die Freudenberg-Tochter auf Kollegen aus dem eigenen Konzern verlassen: die Freudenberg Anlagen- und Werkzeugtechnik GmbH unterstützt durch die SAC Sirius Advanced Cybernetics GmbH.
Die Dichtungsringe werden am Ende des Produktionsprozesses mit Hilfe von digitaler Bildverarbeitung unter die Lupe genommen und sorgfältig auf über 25 Defektmerkmale inspiziert. Geprüft werden neben der Geometrie des Teils auch die Qualität des Elastomermaterials: Blasen, Risse, Löcher oder Grate an den Gummilippen können zu Funktionsstörungen führen. Bei manchen Dichtungen wird der Gummi mit einer Stützfeder verstärkt, dessen Präsenz und Qualität vom System ebenfalls erkannt wird. SAC entwickelte mit Hilfe des Bildverarbeitungsinterpreters Coake die Software Systemlösung speziell für diese Anwendung, um die Prüfung der schwierigen Materialoberfläche zu realisieren.
Die Messung wird von der Geometrie der Dichtung erschwert: nicht nur die Oberfläche des Rings muss von jeder Seite geprüft werden, sondern auch die Außen- und Innenkonturen. Um präzise Messungen zu erzielen, kombinierten die Ingenieure von FAW die Bildaufnahme aus drei verschiedenen Betrachtungswinkeln mit einer Mechanik, die den Ring auf seiner Achse dreht und ihn nach der Messung einer Seite umkippt, um die andere Seite zu prüfen. Durch diese pfiffige Konstruktion werden von jedem Ring 48 Bilder in ca. 3,5 Sekunden aufgenommen, was eine lückenlose Inspektion gewährleistet.
Höchste Präzision durch drei Blickwinkel und Rotation
Das Bildverarbeitungssystem basiert auf drei Digitalkameras von Allied Vision Technologies. Eine Kamera ist vertikal gerichtet und prüft von oben den Außendurchmesser und die Dichtungslippe. Eine horizontal ausgerichtete Kamera inspiziert die Außenseite des Rings, während eine dritte Kamera mit einem 45° Winkel den Innenumfang erfasst.
Bei den drei Kameras handelt es sich um Digitalkameras vom Typ Marlin F-080B von Allied Vision Technologies. Sie sind mit XGA-Sensoren ausgestattet und liefern somit eine hohe Auflösung, um die kleinsten Fehler an der Gummioberfläche zu erkennen. Die Kameras sind über eine digitale FireWire-Schnittstelle (IEEE 1394a) an das Bildverarbeitungssystem angeschlossen und können bis zu 20 Bilder pro Sekunde aufnehmen. Sie werden im 70ms-Takt per Hardware-Trigger ausgelöst.
Hohe Bildqualität gefordert
„Wir brauchten Digitalkameras, die trotz schwieriger Lichtverhältnisse und Rotation des Rings eine hohe Bildqualität liefern“, erinnert sich Dr. Helmut Hamfeld, Leiter des FVision Projekts bei Freudenberg Anlagen- und Werkzeugtechnik. „Dank der integrierten Smart Features und der kurzen Verschlusszeit liefern die AVT-Kameras eine sehr gute Bildqualität“.
Auch die hohe Funktionalität und Übertragungsgeschwindigkeit des FireWire-Standards überzeugten die Entwickler des FVision 60 Systems. „Wir konnten ein System entwickeln, das hohe Präzision mit industrieller Geschwindigkeit vereinbart“, freut sich Hamfeld. „Die Marlin Kameras von Allied Vision Technologies laufen in der Praxis problemlos und stabil“.
Dank des FVision 60 inline Systems können nun sämtliche Dichtungsringe bei laufender Produktion geprüft werden. Nach der Prüfung sortiert das System die Teile nach vier Kategorien: gut, schlecht, verdächtig und nachbessern. Die Anlage rechnet außerdem eine Statistik der Messergebnisse aus, die grafisch dargestellt werden.
Dieses innovative automatische Prüfverfahren konnte die Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit der Qualitätssicherung erheblich erhöhen.
Allied Vision Technologies, Stadtroda
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