Die optische Messtechnik erobert zunehmend mehr Anwendungen in der Qualitätssicherung. Warum das so ist, erklärte Michael Balke, Leiter Business Development bei Werth, in seinem Vortrag während der Quality Days. Die optische Messtechnik biete einige Vorteile, so Balke. Man messe berührungslos und könne dabei selbst kleinste Geometrien erfassen, „weil man die Möglichkeit hat, jederzeit eine Vergrößerungsstufe zu wählen, die eine sehr hohe Strukturauflösung bietet“. Weiterer Vorteil: Im Vergleich zu taktilen Verfahren arbeiten optische Lösungen schneller. „Innerhalb sehr kurzer Zeit lässt sich eine sehr hohe Punktedichte aufnehmen“, sagt Balke Er verschweigt allerdings auch nicht, dass optische Messtechnik durchaus auch Nachteile haben kann. Grundsätzlich könne man nur die Stellen messen, die vom Licht erreicht werden. „Seitenflächen und Hinterschnitte sind eine Herausforderung.“ Zudem eignet sich nicht jede Oberfläche für ein optisches Verfahren. Glänzende oder spiegelnde Oberflächen stellen ebenfalls Herausforderungen dar.
Seine Schlussfolgerung lautet daher: „Alle Messstrategien haben ihre Daseinsberechtigung. Den besten Benefit erreicht man, wenn man sie kombiniert benutzt.“ Dann sei man flexibler aufgestellt. Mit Multisensorik-Geräten ließen sich alle geometrischen Merkmale abdecken.
Solche Geräte hat unter anderem Werth im Angebot. Und der Hersteller baut auch die Möglichkeiten der optischen Messtechnik kontinuierlich aus. So bietet Werth zum Beispiel Funktionen zur Kontur-Bildverarbeitung, die Balke während seines Vortrags vorstellte. Im Gegensatz zum Edgefinder bewegt man sich damit nicht nur auf Pixel-Ebene, sondern nutzt ein Sub-Pixel-Verfahren.
Was das bringt, lässt sich an einem Beispiel erklären: Wenn bei der Detektion einer Kante eines Werkstücks die Messung durch Staub behindert wird, lässt sich dieser dank Sub-Pixel-Verfahren herausfiltern. Außerdem bietet die Kontur- Bildverarbeitung laut Balke die Möglichkeit, sehr große Messfenster zu nutzen. Hinzu kommt, dass sich der Arbeitsabstand flexibel einstellen lässt.
Inspektion von Halbzeugen
im freien Fall
Wie groß das Potenzial der optischen Technologien ist, zeigte auch eine Lösung des Fraunhofer Instituts für Physikalische Messtechnik (IPM). Dabei handelt es sich um ein kamerabasiertes System, das Bauteile im freien Fall prüft. Wie das System mit der Bezeichnung Inspect-360° funktioniert, zeigte Andreas Hofmann, Geschäftsfeldentwickler Produktionskontrolle am Fraunhofer IPM, in seinem Vortrag. Dies demonstrierte er am Beispiel von Halbzeugen wie Umform-, Stanz- oder Spritzgussteilen. Denn die hohe Vielfalt der meist als Schüttgut vorliegenden Teile macht eine automatisierte Inspektion sehr herausfordernd.
Mit dem Inspect-360° jedoch lassen sich die Halbzeuge laut Hofmann schnell auf Maßhaltigkeit und Textur sowie Reinheit und Beschichtungen prüfen. Dafür werden die zu prüfenden Teile über ein Förderband einzeln in eine Hohlkugel befördert und im freien Fall mithilfe von bis zu 27 Kameras gleichzeitig und teils mehrfach aus allen Richtungen inspiziert. Die Teile werden unter anderem diffus beleuchtet und erscheinen dadurch auch bei blanker Oberfläche oder Ölbelag ohne Schlagschatten und störende Reflexe. Sie passieren das Messvolumen vereinzelt, aber in beliebiger Orientierung. Ein spezifisches Handling sei nicht notwendig, so Hofmann. Die Teile lassen sich inline bei der Produktion prüfen, fehlerhafte Teile können im Sekundentakt aussortiert werden.
Laut Hofmann können auch komplexe Teile wie filigrane Steckerkomponenten oder Gussteile mit ausgefallener Struktur geprüft werden. Abgesehen von Objekten mit spiegelnden oder transparenten Oberflächen eigneten sich alle Materialien für das Verfahren.
Das System des Fraunhofer IPM zeigt, wie vielfältig die Lösungen sind, mit denen sich Prozesse rund um die Qualitätssicherung und das Qualitätsmanagement automatisieren lassen. Dies verdeutlichte auch der zweite Quality Day, der das Thema Automatisierung in den Mittelpunkt stellte. Dort waren die Themen unter anderem Software-Lösungen wie die Statistik-Software Minitab von Additive, Augmented-Reality-Systeme sowie Roentgen-Technologien.
Mehr Transparenz und
schnellere Reaktionen
In alle Vorträgen sowie in der einführenden Podiumsdiskussion wurde deutlich, dass über allem die Digitalisierung als große Überschrift steht. Automatisierung und Digitalisierung gehen miteinander einher. So sprach etwa Thomas Hassler aus dem Business Development von Marposs über die CAQ/QMS-Plattform Quarta Evo seines Unternehmens, welche die Qualitätssicherungs- und Qualitätsmanagementprozesse im Unternehmen automatisiert sicherstellt. Die Integration von Messgeräten und Prüfsoftware in ein QMS-System, die schnelle Bearbeitung von Konformitätsabweichungen und die digitale Verfügbarkeit von Korrekturmaßnahmen seien entscheidende Schritte, um diese Prozesse zu verbessern und eine kontinuierliche Qualitätssteigerung zu erreichen, so Hassler. Automatisierung und Digitalisierung dieser Integrationen förderten Datentransparenz und Reaktionsgeschwindigkeit.
Beim System Twyn von Visometry ist die Digitalisierung in Form von Augmented Reality (AR) ja sowieso schon ein integraler Bestandteil. Die mobile Lösung nutzt AR für eine flexible Qualitätsprüfung von Bauteilen oder ganzen Baugruppen. Durch die Kamera eines Tablets lokalisiert, registriert und verfolgt Twyn automatisch Prüfteile in Echtzeit direkt dort, wo diese produziert oder gelagert werden. Anhand von CAD-Daten und AR wird dann ein digitaler Zwilling direkt auf das Objekt überlagert.
Aber auch bei den Roentgen-Systemen von Deltaray spielen digitale Technologien eine wichtige Rolle. „Wir arbeiten mit einem Digital Twin, den wir für alle Analysen nutzen“, sagt Business-Development-Managerin Maria Ilina. „Wir ermöglichen dadurch eine durchgängige Vernetzung von allen Prozessen, die im Unternehmen stattfinden.“
Zu viele Daten und
zu wenige Informationen
Die Voraussetzung für die Digitalisierung und damit auch für die Automatisierung der unterschiedlichen Prozesse sind Daten. Es gehe darum, „genau die richtigen Daten zur richtigen Zeit zur Verfügung zu haben, um daraus die entsprechenden Erkenntnisse zu ziehen“, sagt Hassler.
Doch das ist eine Herausforderung. Denn alle erforderlichen Daten müssen zusammengeführt werden. Visometry-Gründer Jens Keil berichtet zwar, dass die meisten Unternehmen die CAD-Daten haben, die für die AR-Anwendungen relevant sind. „Aber alles zu homogenisieren und zu integrieren, um auch einen Nutzen daraus zu ziehen – das ist zur Zeit noch ein großes Thema in den Firmen.“
Herausforderung ist besonders, dass es so viele Daten gibt. Viele Unternehmen würden eine große Menge an Daten erzeugen und sammeln, berichtet Ralf Rosenberger, Leiter Produktapplikation bei Additive. Aber: „Genutzt wird im Endeffekt nur ein Bruchteil der Daten. Das heißt, es werden viel zu wenige Informationen aus diesen herausgezogen.“ Und durch kleine Losgrößen werde die Menge an Daten noch weiter erweitert. „Denn diese sind normalerweise dadurch gekennzeichnet, dass es um komplexe Produkte geht mit einer großen Menge an Merkmalen.“
Die Herausforderung ist es laut Rosenberger nun, intelligente Such- und Filterverfahren dafür zu entwickeln. Die Lösung dafür sieht er in der künstlichen Intelligenz (KI). Moderne Verfahren der Data Science wie Machine Learning böten viele neue Möglichkeiten, aus den Daten wichtige Erkenntnisse zu ziehen.
Auch Maria Ilina von Deltaray sieht in KI eine Lösung, um der Datenflut Herr zu werden. So nutzt Deltaray etwa KI auch bei der Erstellung des Digital Twins. Damit liefere das System für jedes Produkt einen Qualitätsbericht mit den dazugehörigen Bildern und Messungen. So seien alle relevanten Informationen schnell zu finden.
Webinare als Videos
Die Aufzeichnungen der Quality Days stehen als Webcast zum Download zur Verfügung:
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