„In den Motorenproduktionen verschiedener deutscher Hersteller werden die zugelieferten Komponenten für Kfz-Motorblöcke vor der Montage genau kontrolliert, um Reklamationen und damit verbundene Mehrarbeit beim Zulieferer zu vermeiden“, weiß Dietmar Schmidt, Gründer und Geschäftsführer der Polytechnik Schmidt GmbH. „Schlimmstenfalls sperren Autohersteller Zulieferer bei häufig auftretenden Qualitätsmängeln, was zu erheblichen Umsatzeinbußen für betroffene Unternehmen führen würde.“ Um dieses Risiko auszuschließen, vertraut ein Hersteller von Motorblockteilen in Thüringen seit Kurzem auf ein Bildverarbeitungssystem von Polytechnik Schmidt und prüft damit die Dichtflächen der im Aluminium-Guss hergestellten und danach mechanisch bearbeiteten Motorteile.
Die Dichtflächen der Motorblöcke werden nach der Bearbeitung nass gereinigt und getrocknet. „Für die Bildverarbeitung ist das eine besondere Herausforderung, da nicht immer gewährleistet werden kann, dass die mechanische Bearbeitung vollständig und fehlerfrei erfolgt ist“, erläutert Schmidt. „Zudem können nach der Trocknung noch Reste der Reinigungsflüssigkeit an der Dichtfläche anhaften. Gleichzeitig unterliegt jede Gussform mit der Zeit einer Abnutzung, was dazu führt, dass sich die Form der Dichtflächen immer wieder leicht ändern kann.“
Um den Qualitätsstandards der Automobilhersteller zu entsprechen, müssen Fehlstellen wie Lunker ab einem Durchmesser von 0,3mm, Bearbeitungsspuren und unbearbeitete Flächen auf den Funktionsflächen mit 100% Sicherheit erkannt werden. Problematisch ist dabei die eindeutige Unterscheidung zwischen Resten der Reinigungsflüssigkeit und Lunkern bzw. mechanischen Beschädigungen, die im Kamerabild sehr ähnlich aussehen, sowie die genaue maßliche Beurteilung von Lunkergrößen. „Kunden müssen auch Kratzer auf der bearbeiteten und gereinigten Dichtfläche erkennen“, beschreibt Schmidt eine weitere Schwierigkeit. „Diese willkürlichen Kratzer muss die Software von den regelmäßigen Bearbeitungsspuren der mechanischen Fräsbearbeitung unterscheiden können.“
Lösung mit drei Kameras
Die umfangreichen Anforderungen hat Polytechnik Schmidt mit einem Bildverarbeitungssystem gelöst, das auf drei Genie Nano-Kameras von Teledyne Dalsa mit 5MP Auflösung und geeigneten Objektiven mit 12mm Festbrennweite basiert. Durch den Einsatz der Kameras kann das gesamte Gesichtsfeld der Prüfteile verzeichnungsfrei abgebildet werden.
Als wesentliche Komponente für die Bildaufnahme nennt Schmidt spezielle Dombeleuchtungen: „Die metallischen Bauteile haben eine hochglänzende und stark reflektierende Oberfläche, auf denen Fehlstellen nur schwer erkennbar sind. Durch geschickte Auswahl der Kameratechnik und der Beleuchtung können diese Stellen jedoch deutlich sichtbar gemacht, in Verbindung mit speziell angepassten Filteralgorithmen und nachfolgenden Plausibilitätsbetrachtungen präzise herausgearbeitet und nach ihrer Größe klassifiziert werden.“ Vor allem die Begutachtung der halbrunden, hochglänzenden Lagerschalen erfordert Spezialobjektive und eine leistungsfähige Software. „Bei der Bildauswertung greifen wir auf Sherlock von Teledyne Dalsa zurück, die auf einem lüfterlosen IPC läuft und eine hochgenaue, objektive Bewertung der Funktionsflächen zuverlässig gewährleistet“, so Schmidt.
Zuverlässige Erkennung von Fehlertypen
Die Auslegung von Kamerasystemen und die Entwicklung von speziellen Bildauswertungen bezeichnet Schmidt als Kernkompetenz seines Unternehmens. „Wir nutzen etablierte Bibliotheken, entwickeln aber auch ein eigenes Graphical User Interface, um z.B. die mit Sherlock erstellte Bildauswertung anwenderfreundlicher zu machen. So schaffen wir auch eine Schnittstelle zur Anlagensteuerung bzw. zur laufenden Qualitätssicherung unserer Kunden und ermöglichen eine lückenlose Speicherung der aufgenommenen Bilddaten und der Ergebnisse der Software für jedes Bild.“
Die Zusammenarbeit mit Teledyne Dalsa hat Schmidt in den vergangenen Jahren immer weiter intensiviert: „Sherlock setzen wir verstärkt seit 2010 ein und haben unser Wissen über die Tools dieser leistungsfähigen Bibliothek immer weiter vertieft. Neben der Hardware hat uns Teledyne Dalsa kompetent bei der Programmierung sowie bei der Integration und Ansteuerung der Kameras unterstützt. Mit Teledyne Dalsa haben wir einen Partner gefunden, der nicht nur eine breite Auswahl an leistungsfähigen Matrix- und Zeilenkameras sowie die zugehörige Bilderfassungs- und Auswertehardware produziert, sondern auch die Algorithmen für die Bildauswertung selbst entwickelt. Dadurch bekommen wir alle Schlüsselkomponenten aus einer Hand.“
Die Anlage in Thüringen ermöglicht auch unter erschwerten Bedingungen wie z.B. unsauberen Funktionsflächen eine zuverlässige Erkennung der einzelnen Fehlertypen. „Unser Kunde ist mit der neuen Anlage hoch zufrieden“, resümiert Schmidt, der für die nächsten Projekte bereits wieder mit Visionkomponenten von Teledyne Dalsa plant.
