Autohersteller BMW nutzt in der Qualitätskontrolle unter anderem eine Wärmebildkamera mit einem 45°-Weitwinkel-Objektiv. Einsatzszenario ist der Test einer Abgasklappe. Durch das größere Sichtfeld, dass das System bietet, sind nur noch halb so viele Kameraeinheiten wie vorher notwendig.
„Seit 1997 beliefert Flir das BMW-Werk in Dingolfing mit Infrarotkameras für thermische Untersuchungen“, erklärt Robert Halbritter, der für Topa tätig ist, einem Vertriebspartner und Systemintegrator von Flir. Seinerzeit war die Elektrothermografie von Schaltschränken und -räumen der primäre Einsatz für Wärmebildkameras bei BMW. Wenn ein Bauteil heiß wurde, deutete das auf Probleme hin – und dann wurde es ausgetauscht. Das gilt auch heute noch.
Mittlerweile werden Infrarotkameras von Flir aber auch bei der Qualitätskontrolle im BMW-Werk Dingolfing genutzt. Dort produziert der bayrische Autobauer die Baureihen 5er, 6er, 7er und seit kurzem den 3er Gran Turismo.
Individueller Prüfablauf für jedes Fahrzeug
Unter anderem werden die Neufahrzeuge bei der Qualitätskontrolle in einem von zehn abgetrennten Rollenprüfständen getestet. Jedes Fahrzeug durchläuft dort einen individuellen und automatisierten Prüfablauf. Dabei werden grundlegende Funktionen, angefangen bei der Hupe, motorspezifischen Inhalten, bis hin zu individuellen Ausstattungsmerkmalen wie zum Beispiel das BMW Night-Vision-System auf ihre korrekte Funktion überprüft.
Insgesamt dauert dieser Prozess nur wenige Minuten, wobei jede einzelne korrekte Funktion entweder automatisch oder aber auch durch den Fahrer per Interaktion bestätigt werden muss. Der Prüfer sitzt dabei im Fahrzeug selbst – immer den Monitor mit den Prozess-/Prüfdaten des Fahrzeugs im Blick.
Dass die Tests unterschiedlich lange dauern, liegt an den jeweiligen individuellen Ausstattungen der Fahrzeuge, die elektronisch ausgelesen werden. Generell geht es um die einfachste, schnellste und zuverlässigste Lösung für jede Prüfung.
Aber manchmal dauert es etwas, bis das jeweils optimale Verfahren identifiziert wird – so zum Beispiel beim Test der Abgasklappe der Doppelabgasanlagen. Für die leistungsstarken BMW-Fahrzeuge mit den großen 8-Zylinder-Motoren sowie für den M5 kommen jeweils zwei Endrohre zum Einsatz – wobei die Abgasklappe des zweiten Endrohrs abhängig von definierten Randbedingungen gesteuert und erst ab einer gewissen Drehzahl zugeschaltet wird.
Der Grund für dieses System mag auf den ersten Blick überraschen, denn es geht tatsächlich in erster Linie um Sounddesign. Gerade die Akustik eines starken Motors sollte natürlich auch einen entsprechenden Eindruck hinterlassen. Daher öffnet ein BMW die Abgasklappe des zweiten Endrohres erst, wenn er es auch wirklich benötigt.
Diese Funktion muss dabei sichergestellt und geprüft werden. Die Prüfung erscheint zwar auf den ersten Blick einfach, ist aber durchaus anspruchsvoll. Bereits im Jahr 2000 lieferte Flir daher für jeden Rollenprüfstand zwei Wärmebildkameras, um die Abgase der Doppelrohr-Abgasanlage über ihre Hitzeentwicklung an der rechten und an der linken Fahrzeugseite zu visualisieren.
Wärmebildkameras visualisieren den Abgasstrom
Die Entscheidung fiel damals für ein System aus zwei Wärmebildkameras eines anderen Herstellers, die seitlich von oben jeweils auf die rechten und die linken Auspuffendrohre gerichtet waren. Die Kameras waren damals noch relativ teuer. Und mit der Zeit häuften sich auch die Reparaturen an den Kameras, so dass nach acht Jahren überprüft wurde, ob sich die Anschaffung eines neuen Systems lohnen könnte.
Halbritter von Topa konnte eine attraktive Lösung anbieten, bei der obendrein sogar die Hälfte der Kamera-Hardware eingespart werden konnte: Pro Prüfstand empfahl er eine festinstallierte Flir A310 mit einem 45°-Weitwinkel-Objektiv.
Der Vorteil: Was vorher mit zwei seitlich montierten Kameras überprüft wurde, konnte nun von einer einzigen zentral platzierten Kamera visualisiert werden. Denn das Sichtfeld der A310 mit dem 45°-Weitwinkel-Objektiv ist ohne weiteres in der Lage, aus einem Abstand von ca. zwei Metern den gesamten Heckbereich des Fahrzeugs auf einen Blick zu zeigen. Bei zurzeit zehn parallel betriebenen Prüfständen ergab sich so eine stattliche Einsparung von insgesamt 10 Kameraeinheiten – also 50 %.
Die A310 erzeugt unter anderem ein analoges Wärmebild-Videosignal mit einer Bildfrequenz von 30 Hz. Das entspricht 30 Einzelbildern pro Minute. Vor allem wegen der problemlosen Integration und dem einfachen Zugriff auf dieses PAL-Video-Signal eignet sich die A310 sehr gut für die Erfassung des Abgasstromes.
Die Kamera bietet darüber hinaus multiple Anschlussmöglichkeiten. Die Flir A310 verfügt über einen digitalen Ausgang für Alarme und die Steuerung externer Geräte. Die Daten können außerdem über TCP/IP oder Ethernet ausgegeben werden. Und die Flir A315 unterstützt sogar den GigE-Vision–Standard sowie das GenICam-Protokoll“.
Monitoring durch den Prüfer
Der Check der korrekten Funktion erfolgt über die Anzeige des Wärmebilds auf einem Monitor vor dem Fahrzeug. Der Prüfer sieht das Infrarotbild des Heckbereichs – und erkennt die Zustandsänderungen der Abgasklappen.
Auch wenn die Flir A310 über verschiedene Farbpaletten zur Visualisierung der Wärmeverteilung verfügt, kommt hier die denkbar einfachste und klarste Palette zum Einsatz: schwarz-weiß. Der Grund dafür liegt in Unregelmäßigkeiten im Luftstrom der Abgasstrahlen: Es findet ein relativ hoher Luftaustausch statt, und der Abgasstrahl ist nicht gleichbleibend. Außerdem ist die hohe Strömungsgeschwindigkeit zu berücksichtigen. All das sind Faktoren, die zwar im Falschfarbenbild visualisiert werden könnten, hier aber vermutlich nur zur Verwirrung des Prüfers beitragen würden. Denn durch den Fahrer erfolgt hier nur ein reines Monitoring – mit der finalen Bestätigung: Die Klappe öffnet korrekt.
Dass Flir und Topa schließlich den Zuschlag erhielten, lag einerseits am guten Renommee der beiden Anbieter. Hinzu kam die Gewissheit, stets guten Service und im Zweifelsfall schnell und unproblematisch Ersatz zu erhalten.
Außerdem spielte die technische Umsetzung der Lösung eine Rolle. „Wir waren oft vor Ort und konnten BMW bei der Installation und der Kalibrierung der Kameras unterstützen“, berichtet Halbritter. „Nicht zuletzt lag es aber wohl auch am guten Preis-Leistungsverhältnis, dass die Flir-Lösung zum Einsatz kam.“ Bei insgesamt zehn Kamerasystemen sei dieser Aspekt durchaus nicht zu vernachlässigen.
Auch die Zuverlässigkeit der Flir A310 spricht für sich. Im Herbst 2011 wurden die ersten Kamerasysteme installiert – und waren seither rund um die Uhr im Einsatz. Auch wenn sie nachts zwischen 23 und 5 Uhr morgens nicht benötigt werden, sind sie ständig am Netz – ein echter 24/7-Betrieb.
In Anbetracht dieser Dauerbelastung hatte Flir eigens eine zusätzliche Ersatzkamera bereitgestellt. Bisher musste diese aber kein einziges Mal zum Einsatz kommen. ■
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