Optische Vermessung elastischer Prüfteile

  • Abb. 1: Präzisionsfeder mit VermessungslinienAbb. 1: Präzisionsfeder mit Vermessungslinien
  • Abb. 1: Präzisionsfeder mit Vermessungslinien
  • Abb. 2: Firewirekamera
  • Abb. 3: Federbein mit Vermessungslinien
  • Abb. 4: Auf dem NeuroCheck Automatikbildschirm sind die Informationen zum aktuellen Prüfteil für den Anwender schnell ersichtlich. Aufbau und Aussehen des Bildschirms lassen sich individuell konfigurieren und den Erfordernissen des Bedienpersonals anpassen. Über die Funktionsschaltflächen unten können die wichtigsten Betriebsfunktionen direkt aufgerufen werden.

Knete ist bei Kindern ein allseits beliebtes Spielmaterial – man kann daraus ganz wunderbar Männchen, Tiere oder Gegenstände formen. Groß ist allerdings das Geschrei, wenn die liebevoll modellierte Knetmasse dann unfreiwillig Schaden erleidet, weil bspw. der Vater beim Weglegen der morgendlichen Tageszeitung unbeabsichtigt die jüngste Knetmännchensammlung vom Tisch fegt… Auch, wenn man es nicht vermutet: Der nachfolgende Beitrag weist durchaus einige Parallelen zu den zerstörten Knetmännchen auf – auch, wenn es um eine Applikation in einer industriellen Umgebungen geht, und zwar dort, wo Deformierungen nicht hinnehmbar sind. Doch dort gibt es berührungslose Messmethoden, die gerade bei der Vermessung von weichen oder leicht verformbaren Prüfteilen zum Einsatz kommen, um eine zuverlässige Messung mit hoher Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Dafür benötigt man natürlich auch entsprechende Mittel. BV-Systeme sind für Anwendungen dieser Art prädestiniert. Die hier vorgestellte Lösung zur Qualitätskontrolle von Präzisionsfedern zeigt die Vorteile und Flexibilität dieser Systeme.

Die NeuroCheck GmbH, Hersteller der gleichnamigen BV-Software, stellt durch die eigene Applikationsabteilung Systemlösungen für anspruchsvolle Aufgaben her. Der Anwender erhält dadurch die Möglichkeit, von der Software bis zur schlüsselfertigen Prüfanlage alles aus einer Hand zu beziehen. Bei der vorliegenden Anwendung werden verschiedene Merkmale an mehreren Federtypen kontrolliert. Die Fertigungstoleranzen der elastischen Bauteile sind so gering, dass die geforderte Messgenauigkeit durch eine taktile Kontrolle nicht erreicht werden kann. Die hochgenaue und vollautomatisierte optische Qualitätskontrolle der verschiedenen Kriterien stellen jeweils unterschiedliche Anforderungen an die Bildauflösung und die Beleuchtung. Die Anwendung profitiert hierbei von der Fähigkeit der NeuroCheck-Systeme, verschiedene Kameratechnologien und Kameraauflösungen in einem Auswertesystem zu integrieren.

Die Prüfaufgabe

Die Aufgabe der Prüfanlage besteht in der Qualitätskontrolle der Federn vor der Auslieferung an den Kunden.

Die besondere Anforderung an das System ist hierbei die schnelle und gleichzeitig hochgenaue Vermessung von leicht deformierbaren Präzisionswerkstücken. Die Drehlage, Dicke und der Durchmesser der Feder sowie die Länge, Geradheit und der Winkel der Federbeine sind nur einige der Merkmale, die dabei überprüft werden müssen. Die Sichtprüfung der Federdicke und die Kontrolle der Federbeine erfordern jeweils unterschiedliche Kameratypen und Beleuchtungen. Aus diesem Grund geschehen diese Prüfungen in zwei getrennten Prüfstationen. Die Messwerte sollen in einer Protokolldatei gespeichert und an ein Handlingsystem weitergegeben werden.

Die Lösung

Durch die Möglichkeit zur gezielten Auswahl der Bildaufnahmekomponenten kann die optimale Lösung für diese Messaufgabe realisiert werden. Für die gesamte Prüfstation werden drei FireWire-Digitalkameras (IEEE 1394) mit unterschiedlichen physikalischen Auflösungen verwendet.

Bei der Vermessung der Federdrehlage und des Durchmessers sowie bei der Kontrolle der Federbeine werden zwei geschaltete Auflichtbeleuchtungen eingesetzt. Zur Prüfung der Bauteildicke greift man auf eine telezentrische Beleuchtung zurück. Die für die Federkontrolle entwickelten Prüfprogramme in der Software NeuroCheck 5.1 Professional bestehen aus mehreren Einzelprüfungen in hierarchischer Struktur mit mehreren sequenziell aneinander gereihten Schritten. Die Entwicklungs- sowie die Laufzeitumgebung ist in einer modernen Windows-Oberfläche integriert. Die Prüfprogramme werden aus vielen verschiedenen Bibliotheksfunktionen interaktiv graphisch zusammengesetzt – bspw. wird in der Prüfung des Federbeinwinkels zunächst das Kamerabild in das PC-System übertragen. Danach beginnt NeuroCheck mit der Analyse des aufgenommenen Bildes. Die betreffenden Objektmerkmale werden als Arbeitsbereiche erzeugt auf synthetisch generierte Ausgleichsgeometrien bezogen.

Nachdem die entsprechenden Messvorschriften definiert wurden, können die Ergebnisse im Pixelmaß auf die tatsächlichen metrischen Werte kalibriert werden. Diese werden zuletzt mit Sollwertvorgaben verglichen und als i. O. (in Ordnung) oder n. i. O.(nicht in Ordnung) bewertet. Die Verwendung des PC-Technologiestandards als Hardwareplattform ermöglicht NeuroCheck die Kommunikation über Feldbus oder TCP/IP mit der Prozessperipherie. So erfolgt in der Federprüfanlage die Ausgabe der i. O. oder n. i. O. Signale über eine Feldbuskarte an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) zur weiteren Verarbeitung. Gesteuert von der SPS übernimmt nun ein Handlingsystem die Montage der i. O.- Teile und die Ablage der n. i. O.-Teile. Mit Hilfe der Visualisierungsfunktionen von NeuroCheck, basierend auf dem HTML-Standard, kann jeder Fehler mit seinen Merkmalen anschaulich in einer Datei protokolliert werden. Mit dem beschriebenen BV-S kann die geforderte Auswertegeschwindigkeit von 60 Teilen pro Minute produktionssicher erreicht werden. Die kurzen Ausführungszeiten der Prüfaufgaben stellen einen weiteren Vorteil der NeuroCheck-Lösung gegenüber manuellen Prüfsystemen dar.

Fazit

In der Praxis zeigte sich die Anwendung als sehr robuste Lösung. Alle Vorgaben bezüglich Pseudoausschussrate, Messgenauigkeit und Taktzeit konnten zuverlässig erreicht werden. Das System lässt sich von eigenem geschultem Personal einfach und schnell bedienen und konfigurieren. Da die NeuroCheck GmbH von der Softwarelösung über die Projektierung bis zur Inbetriebnahme eine ganzheitliche Lösung realisiert, erhielt der Kunde auf diese Weise ein hochgenaues und rentables System zur Qualitätskontrolle in der Produktion.

Kontakt: Jochen Raasch Neurocheck GmbH, Remseck Tel.: 07146/8956-0 Fax: 07146/8956-29 info@neurocheck.com www.neurocheck.de

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