NEWS@IMAGING

Immer einen Schritt voraus

3D-Qualitätskontrolle an Blechteilen

14. März 2011

Die GOM Gesellschaft für Optische Messtechnik mit Hauptsitz in Braunschweig zählt weltweit zu den führenden Herstellern von optischen Messsystemen für 3D- Digitalisierung, 3D-Koordinatenmesstechnik, Verformungsanalyse und Qualitätskontrolle. Bei den dafür eingesetzten Bildverarbeitungs-Komponenten vertraut GOM auf STEMMER IMAGING.

Qualitätssicherung und -management sind in der industriellen Entwicklung und Fertigung von zunehmender Bedeutung. Die dezentral durch Zulieferer gefertigten Module müssen die Spezifikationen erfüllen und in der zentralen Endfertigung einen problemlosen Zusammenbau zu einem qualitativ hochwertigen Endprodukt gewährleisten. Optische Digitalisiersysteme haben sich hierbei für die Inspektion von Einzelblechen, bei der Zusammenbau-Analyse und auch beim Test von Umformwerkzeugen fest etabliert.

Der Automobilbereich zählt neben zahlreichen anderen Branchen zu den wichtigsten Einsatzfeldern von Systemen der Firma GOM. Sie kommen dort vor allem in der Produktentwicklung und der Qualitätssicherung sowie der Material- und Bauteilprüfung zum Einsatz und lösen dabei zunehmend taktile Messmaschinen ab, mit denen Blechteile bisher aus zeitlichen Gründen nur an wenigen Stellen geprüft werden konnten. Dagegen erfasst die optische 3D-Messtechnik die gesamte Bauteilgeometrie flächenhaft in einer hochauflösenden Punktwolke.

Das 3D-Messsystem ATOS stellt das derzeit modernste GOM-System in diesem Bereich dar. Es ermöglicht eine hochpräzise optische 3D-Vermessung von Blechbauteilen und wird unter anderem von Firmen aus dem Konsumgüterbereich und der Automobilindustrie, wie beispielsweise von BMW, Audi oder Volkswagen als präzise, schnelle und robuste Messlösung eingesetzt. Denn das ATOS-System kombiniert hohe Messdatenqualität mit Flexibilität und kann nicht nur im Messraum, sondern auch mobil vor Ort im Presswerk und im rauen Produktionsumfeld eingesetzt werden. Dabei können für unterschiedliche Objektgrößen präzise 3D-Koordinaten erzeugt und komplette Mess- und Prüfberichte geliefert werden.

Geführte Feature-Erkennung

Bis vor kurzem konnte die Vermessung von scharfen Kanten nur mit berührenden Messtastern erfolgen, da sich diese mit optischen Digitalisiersystemen nur unbefriedigend vermessen ließen. Aufgrund der kompletten Entwicklung von Sensor, Mess- und Inspektions-Software im eigenen Haus konnte GOM nun jedoch ein durchgängiges Konzept und einen sicheren Workflow speziell für die gesamte Blechinspektion entwickeln. Die Bildverarbeitungs-Komponenten, die im ATOS- System zum Einsatz kommen, bezieht GOM bei STEMMER IMAGING und arbeitete auch während der Auswahl der geeigneten Produkte eng mit uns zusammen.

Typische Merkmale wie Lochbildmuster sowie Beschnitt- und Auffederung an Randkanten werden in ATOS mittels der »Guided Feature Measurement-Strategie« vermessen. Anhand der zuvor vom CAD extrahierten Inspektionsmerkmale zeigt die Software dem Anwender die beste Sensorposition an, in der z.B. ein Langloch optimal vermessen werden kann. Auch scharfkantige Merkmale können dadurch zuverlässig mit Subpixel-Genauigkeit vermessen werden, wofür spezielle Algorithmen entwickelt wurden.

Eigenstabile Teile können mit dem berührungslos arbeitenden ATOS- Digitalisierer ohne Halterungen vermessen werden, denn das Einschwenken der Messdaten zu den CAD-Daten erfolgt kontrolliert anhand der so genannten RPS- Punkte in der ATOS Inspektions-Software. Wird ein Blechteil im freien Zustand und eingebaut digitalisiert, lassen sich Deformationen vermessen und visualisieren. Die variable Ausrichtung ist aufgrund der dichten Datenmenge möglich und trägt bei der Zusammenbau-Analyse zur schnellen Problembehebung bei.

Für die Vermessung von eingespannten Blechteilen ermöglicht die berührungslose Messtechnik ein adaptives Vorrichtungskonzept und damit die Einsparung kostspieliger Lehren. So können zum Beispiel sechs Messlehren durch eine einfache Halterungsvorrichtung ersetzt werden. Da diese für verschiedene Baugruppen parallel genutzt werden kann, wird Lagerplatz und Fertigungszeit eingespart.

Parametrische Inspektions-Software

Die von GOM entwickelte ATOS-Inspektions-Software ermöglicht den Import von CAD-Formaten sowie von klassischen Messplänen wie z.B. Catia-List oder DMIS. Zusätzlich können auch Inspektionsmerkmale, die bereits in den CAD-Daten implementiert sind wie z.B. Oberflächentoleranzen, Profil-, Form- und Lagetoleranzen, eingelesen werden.

Nach erfolgter Ausrichtung lässt sich die Abweichung jedes Datenpunktes zum CAD bestimmen und daraus anhand der digitalisierten Messdaten eine vollflächige, farbliche 3D-Darstellung der Abweichungen zum CAD erstellen. Mit Inspektions-Schnitten können lokale Abweichungen der Bauteile analysiert werden.

Das ATOS-System ermöglicht so eine Vielzahl von Prüfungen und erlaubt unter anderem die Kontrolle von Berandungen, flächige Soll/Ist-Vergleiche, Trim & Springback- und Lochbildmustervermessungen sowie die Analyse von Spaltmaß und Bündigkeit. Die Ausgabe der Messergebnisse kann durch konfigurierbare Reports in Form verschiedener Bild- oder Wertedarstellungen erfolgen. Zusätzlich unterstützt der kostenlose GOM Inspect 3D-Viewer die durchgängige Nutzung von 3D-Koordinatenmessdaten und deren Auswertung. Alle 3D-Messdaten und Inspektionsergebnisse stehen kompakt zum Austausch und zur Weiterverarbeitung für Kunden und Kollegen zur Verfügung.

Mit Robotern, Drehtischen und Linear-Verfahreinheiten lassen sich flexible automatisierte Inspektionszellen realisieren, wie sie in der Automobilindustrie häufig anzutreffen sind. Die vollflächige Bauteilvermessung erlaubt dabei eine einfache gut/schlecht-Aussage und zeigt auch den Verlauf von Abweichungen für eine schnelle Beurteilung von Prozessen auf. So können potentielle Probleme frühzeitig erkannt und Prozesse rechtzeitig korrigiert werden, was zu geringeren Produktionskosten und zu einer effizienten Qualitätskontrolle führt.

Vorsprung durch optische 3D-Messtechnik

Firmen, die optische Messtechnik einsetzen, profitieren durch die Verkürzung sowohl von Produktentwicklungszeiten als auch von Serienanlaufzeiten. Die Unternehmen bleiben somit wettbewerbsfähig, da sie ihren Kunden helfen, schneller von der Idee zum Produkt zu kommen. Gleichzeitig können sie Produktionsabläufe optimieren und in der laufenden Produktion Ausschuss minimieren. Besonders bei automatisierten Messzellen ist eine Durchgängigkeit von der messtechnischen Hardware bis zur auswertenden Inspektions-Software mit Schulung und Support aus einer Hand ein zusätzlicher Vorteil.

GOM: Die 3D-Spezialisten

GOM Gesellschaft für Optische Messtechnik (www.gom.com) entwickelt und vertreibt seit 1990 optische Messsysteme und Inspektions-Software-Pakete für die Anwendungsschwerpunkte 3D-Digitalisierung, 3D-Koordinatenmesstechnik, Verformungsanalyse und Qualitätskontrolle. Die Systeme kommen in der Produktentwicklung und der Qualitätssicherung sowie der Material- und Bauteilprüfung zum Einsatz.

Zu den Anwendern der GOM-Systeme gehören weltweit Unternehmen aus der Automobilbranche, der Luft- und Raumfahrt sowie der Konsumgüterindustrie und deren Zulieferer. Auch eine Vielzahl von Forschungseinrichtungen und Universitäten zählt zu den Kunden des Unternehmens, das seinerseits zu den größten Kunden von STEMMER IMAGING zählt.

STEMMER IMAGING

Puchheim, Germany

STEMMER IMAGING ist seit 1987 in der industriellen Bildverarbeitung tätig und mittlerweile Europas größter Technologie-Anbieter in diesem Bereich. 1997 stellte STEMMER IMAGING mit Common Vision Blox (CVB) eine leistungsstarke Programmierbibliothek vor, die eine schnelle und zuverlässige Entwicklung und Implementierung von Bildverarbeitungslösungen ermöglicht und inzwischen weltweit über 40.000 mal in verschiedensten Branchen erfolgreich im Einsatz ist.