Zehn Dutzend Löcher

Ein Schweizer Messtechnikspezialist erhielt von den Steirischen Druckgusswerken eine nicht ganz alltägliche Anfrage. Bei Autotüren, die im Druckgussverfahren aus Magnesium hergestellt werden, sollten die gestanzten Löcher auf ihr Vorhandensein und teils auch auf Vermaßung sowie Position geprüft werden. Und eine Tür hat nicht nur eine Handvoll Löcher, sondern zählt über 120. Einige davon befinden sich an der Umrandung der Tür, was die Aufgabe zusätzlich erschwerte (Bild 1).

Eine automatische Prüfvorrichtung wurde gesucht. Eine rein mechanische oder elektro-mechanische Lösung war hier undenkbar und eine Lösung mit einzelnen Sensoren viel zu aufwendig, auch zu unflexibel. Die Messtechnik AG informierte sich über Bildverarbeitungssysteme und stieß dabei auf eine Firma aus Cham, die seit Jahren in der industriellen Bildverarbeitung tätig ist. Sie konnte in kurzer Zeit eine Lösung anbieten.

Bildverarbeitungssysteme sind digitale Messmittel, die in der Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung und Prozesskontrolle immer grössere Bedeutung gewinnen. Das Ziel ist dabei die Entlastung des Personals von monotoner Routinearbeit. Zugleich aber werden Prüfsicherheit erhöht, Fertigungskosten reduziert und das Gewährleistungsrisiko deutlich verringert.

Das eingesetzte Bildverarbeitungssystem besteht aus elektronischen CCD-Kameras, Frame Grabber und geeigneter Software mit Bildverarbeitungsalgorithmen. Die CCD-Kameras erfassen analoge Bilder, die eine Frame Grabber-Karte digitalisiert. Diese Daten werden anschließend am Computer mit einer Bildverarbeitungssoftware weiter bearbeitet.

Für die Erfassung aller gestanzten Löcher in der Autotür setzte man acht CCD-Kameras ein. Vier davon „sehen“ die Bohrungen sowie die Außenkontur der Türen in der Draufsicht. Je eine Kamera prüft die Ausschnitte der beiden Türseiten und zwei Kameras kontrollieren den Türboden. Die Aufnahme des Prüflings erfolgt über definierte Halterungspunkte, die Fixierung über handbetätigte Spannsysteme. Die Verschiebung der Aufnahme-Einheiten ermöglicht in kurzer Zeit ein Umrüsten; beispielsweise auf die Heckklappe eines anderen Automobilherstellers. An den Kameras sowie an der Beleuchtung sind keine Neueinstellungen notwendig. Je vier Kameras wurden an eine Frame Grabber-Karte angeschlossen. Diese befindet sich im Bildverarbeitungsrechner, dem Powervision 97 (Bild 2). Der Powervision besitzt nicht nur eine robuste und benutzerfreundliche Software, auch eine umfangreiche Bibliothek an Bildverarbeitungsfunktionen und Filter stehen dem Anwender zur Verfügung. So ist der Kunde in der Lage, später neue Messungen hinzuzufügen, bestehende Messungen zu ändern oder gar eine neue Anwendung zu entwickeln. Beispielsweise könnte man die geprägte Typen Nummer lesen oder gar den mit Inkjet aufgespritzten Data-Matrix-Code erkennen.

Für das Bedienerpersonal wurde eine einfache und übersichtliche Schnittstelle entwickelt. Sie besteht im Wesentlichen nur aus dem Wahlschalter (Türe links – Tür rechts – Hecktüre) und einer Starttaste. Am Monitor werden bei einem Fehler automatisch das Videobild angezeigt und der Fehler rot markiert (Bild 3). Genauere Daten kann der Mitarbeiter aus der Statistikliste entnehmen, die bei jeder Messung automatisch erstellt wird.

Jede Kamera löst das aufgenommene Bild in Pixel (zum Beispiel 72 dpi = 72 Dots per Inch = 72 Bildpunkte/Zoll) auf. Damit man das Messresultat – beispielsweise ein Lochdurchmesser – nicht in Pixel, sondern in Millimeter ablesen kann, ist eine Kalibrierung nötig. Hierzu bedarf es lediglich einer speziell angefertigten Kalibrierplatte. Die Software enthält eine Kalibrierfunktion, die auch ohne Programmierkenntnisse schnell und einfach an die spezifischen Prüfstücke angepasst werden kann.

Die Messresultate werden auch als „gut/schlecht“ auf ein digitales Ausgabeboard gebracht. Damit könnte man eine Maschine stoppen oder zusätzliche Lampen anzeigen. Die Messresultate können laufend dank serieller Schnittstelle sowie Ethernet-Anschluss in eine Datei übertragen werden.

Bildverarbeitungssysteme sind überall dort einsetzbar, wo Halbfabrikate oder Fertigprodukte visuell auf bestimmte Merkmale oder nach bestimmten Kriterien sicher geprüft werden müssen. Dies umfasst insbesondere die Pharma-, Lebensmittel-, Uhren-, Metall- und Kunststoffindustrie. Die immer preiswerter werdenden Kompaktsysteme ermöglichen auch mittleren und sogar Kleinbetrieben den Einsatz industrieller Bildverarbeitung. Eine mögliche Lösung mit einem Vision-System prüft man am einfachsten durch objektive und kompetente Beratungsgespräche mit Spezialisten und durch eine Demonstration im Labor des Anbieters oder vor Ort. Die Entwicklung individueller Anwendungslösungen ist Teil von kundenorientierten, technischen und wirtschaftlichen Machbarkeitsstudien.

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