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Leitfaden zur Inspektion von Oberflächen mit Bildverarbeitung
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Block 1: Einführung und Grundlagen |
Optische Inspektion von technischen Oberflächen
Für die Funktionalität und Ästhetik von technischen Objekten
spielen Oberflächen eine wesentliche Rolle. Die optische Oberflächeninspektion
wird gegenüber anderen Aufgabenstellungen der Qualitätssicherung
abgegrenzt; sie wird mit der visuellen Sichtprüfung verglichen
und es werden zukunftsorientierte Trends beschrieben.
Konzeption und Aufbau eines Online-Oberflächeninspektionssystems
Die wichtigsten Anforderungen an ein Online-Oberflächeninspektionssystem
werden aufgezählt und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten
des Systemaufbaus erläutert. Flexible roboterbasierte
Inline-Qualitätsüberwachung mit bildgebenden Sensoren
In zunehmendem Maße werden Roboter mit Multisensorik
für anspruchsvolle Fertigungs- und Messaufgaben eingesetzt.
Ein besonders attraktives Einsatzgebiet ist die Inline-Qualitätsüberwachung
komplexer großflächiger Fertigungsteile, wie z. B. Rumpfschalen
von Flugzeugen. Intensitätsbasierte Bildregistrierung
in der industriellen Bildverarbeitung
Matching- bzw. Registrierungsverfahren kommen zum Einsatz, wenn
zwei oder mehr Bilder mit ähnlichem Inhalt aneinander auszurichten
sind. Vorgestellt werden intensitätsbasierte Registrierungsmethoden,
die bei der Lösung von Bildverarbeitungsaufgaben in industriellen
Anwendungen eingesetzt werden, z. B. bei der Oberflächenqualitätskontrolle
von Dichtungen. |
Block 2: Funktionale Oberflächen, Mikrostrukturen, Rauigkeit |
3-D-Messung durch Verwendung eines Farbfokus-Sensors
In den letzten Jahren wurden vollautomatische optische Oberflächenmessgeräte
entwickelt, die auf einem Farbfokussensor beruhen und die Höhe
einer Probe durch Auswertung von Schärfeninformation ermitteln.
Solche Messgeräte liefern neben den Höhenwerten der Oberfläche
auch eine Farbinformation, die exakt zur Höheninformation registriert
ist, und eignen sich daher z. B. zur Messung von Oberflächenrauheiten.
Konfokale 3-D-Bildaufnahme zur zuverlässigen Oberflächenanalyse
Eine Weiterentwicklung der konfokalen Messtechnik ist das SISCAN-Prinzip,
mit dem dreidimensionale, teilweise auch stark reflektierende
Oberflächenprofile mit hohen Datenraten geprüft werden können.
Beschrieben wird das Verfahren am Beispiel der Messung von Mikroschweißnähten.
Optische 3-D-Oberflächenmessung mittels Konfokaltechnik - Einsatz
im Automobilbau
Vorgestellt wird ein 3-D-Konfokalmikroskop, das auf Grund seiner
Präzision und Robustheit sowohl im Laborbereich als auch direkt
in der Qualitätskontrolle in rauer Fertigungsumgebung zum Einsatz
kommen kann. Anwendungsbereiche finden sich im Fahrzeugbau,
z. B. bei der Messung der 3-D-Topographie von strukturierten
Feinblechen. |
Block 3: Oberflächen mit Geometrie- oder 3-D-Defekten |
Kombinierte optische Vermessung und Oberflächenprüfung von 3-D-Objekten
Die Qualitätskontrolle eines Objekts muss im Allgemeinen sowohl
seine Geometrie als auch die Beschaffenheit seiner Oberfläche
umfassen, und das möglichst mit einem einzigen System. Vorgestellt
wird ein integriertes System, das Verfahren der optischen 3-D-Messtechnik
mit Verfahren der Oberflächenprüfung verbindet.
3-D-Oberflächeninspektionssysteme mit fotometrischem Stereo
Erläutert wird eine Messanordnung, die für jedes Oberflächenelement
sichere Informationen über Farbe, Glanz und 3-D-Eigenschaften
liefert und damit Grundlage für eine zuverlässige Unterscheidung
von Fehlstellen und zulässigen Strukturen ist. Das System basiert
auf dem Prinzip des fotometrischen Stereo.
Kombinierte 2-D-/3-D-Bildverarbeitung für die Schweißnahtkontrolle
Um den hohen Qualitätsstandards bei der Schweißnahtkontrolle
in der Fahrzeugproduktion gerecht werden zu können, wurde, basierend
auf einer hochdynamischen CMOS-Kamera mit linear-logarithmischer
Sensorkennlinie, ein Bildverarbeitungssystem entwickelt, das
universell zur vollautomatischen Nahtkontrolle beim Laserschweißen
und beim Laserlöten eingesetzt werden kann. Frühzeitige
Detektion von unsichtbaren 3-D-Oberflächenfehlern auf Blechen
Das beschriebene System wurde zur Detektion und Klassifikation
von Fehlern auf nicht glänzenden Oberflächen konzipiert. Der
Sensor kann auf verschiedenen Handlingsystemen montiert werden
und an die jeweiligen Messaufgabe angepasst werden.
3-D-Oberflächenprüfung für die 100-Prozent-Prüfung im
Fertigungsprozess
Besitzen die zu prüfenden Oberflächen eine eigene Struktur,
wie z. B. Kanten, so müssen diese von Fehlern unterschieden
werden. Mit einem speziellen Verfahren, das extra für die Erreichung
kurzer Taktzeiten konzipiert wurde, können Oberflächenfehler
zuverlässig von geometrischen Sollmerkmalen unterschieden werden.
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Block 4: Farbige und texturierte Oberflächen |
In-Prozess Kontaminationskontrolle mittels NIR-Systemen
Verunreinigungen auf Oberflächen können in nachgelagerten Prozessen,
wie beim Lackieren, Beschichten oder Kleben, zu erheblichen
Qualitätsmängeln führen. Bei dem vorgestellten Sensorsystem
handelt es sich um einen Infrarotsensor, der mittels einer Reflexionsmessung
den Verschmutzungsgrad der Oberflächen bestimmt. Fehlerdetektion
in strukturierten Oberflächen
Um für die automatische Oberflächenprüfung neue Anwendungsbereiche
zu erschließen, sind Sichtprüfsysteme mit einfacher und intuitiver
Bedienung erforderlich. Mit dieser Zielsetzung wurde ein Verfahren
entwickelt, das die Fähigkeit des Menschen nachahmt, fehlerhafte
Bereiche in strukturierten Oberflächen ohne vorheriges Training
aufzufinden. Farberkennung
Eine wichtige und unmittelbar erfassbare Eigenschaft von Oberflächen
ist ihre Farbe. In einigen Fällen lässt sich die Oberflächenfarbe
auch zur Prozesskontrolle heranziehen. Mit heutiger Technologie
ist es möglich, auch ortsaufgelöst spektroskopische Messungen
an Oberflächen vorzunehmen, die dann in die genormten Farbräume
umgesetzt oder direkt ausgewertet werden können. Oberflächeninspektion
von glänzenden Metallteilen
Mit dem beschriebenen „trevista“-Verfahren, einer
Weiterentwicklung der Shape-from-Shading-Methode, können auch
schwierige Aufgaben, wie die Oberflächenprüfung von Metallen,
gelöst werden. Das Verfahren kombiniert die Vorteile der 2-D-
und 3-D-Bildauswertung, indem Formmerkmale mit hoher Geschwindigkeit
ausgewertet werden. |
Der “Leitfaden zur Inspektion von Oberflächen
mit Bildverarbeitung” (ISBN 3-8167-7061-4) umfasst 56
Seiten mit zahlreichen Abbildungen und Produktpräsentationen
industrieller Anbieter. Er kann gegen eine Schutzgebühr von
15,50 EUR über den Buchhandel oder direkt über das Büro der
Fraunhofer-Allianz Vision in Erlangen bezogen werden.
ISBN: 3-8167-7061-4
ISSN: 1618-1565
Schutzgebühr Print-Version: 15,50 EUR
Kostenloser
Download bei Fraunhofer-Vision |
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