Control: Sonderschau ‚Berührungslose Messtechnik‘

Die Sonderschau ‚Berührungslose Messtechnik‘ im Rahmen der internationalen Leitmesse für Qualitätssicherung Control in Stuttgart, 24. bis 27. April 2018, wird in diesem Jahr bereits zum 14. Mal durchgeführt und zeigt neueste Entwicklungen und zukunftsweisende Technologien aus dem Bereich der berührungslosen Mess- und Prüftechnik. Die Sonderschau hat sich in den letzten Jahren als Marktplatz der Innovationen sowohl bei den Ausstellern als auch bei den Messebesuchern etabliert und wird heuer auf 330 m² an zentraler Stelle zu sehen sein.

Die Sonderschau, deren Konzept es ist, auf konzentrierter Fläche eine Vielzahl unterschiedlicher Technologien zur berührungslosen und zerstörungsfreien Mess- und Prüftechnik vorzustellen, bietet Interessenten und potenziellen Anwendern zum einen eine erste Orientierungshilfe bei der Auswahl einer geeigneten Technologie zur Bewältigung eigener Prüfaufgaben. Denn die Performance und Flexibilität moderner Systeme wächst ständig. Immer größere Skalenbereiche werden abgedeckt und neue Anwendungsfelder erschlossen. Durch die rasante technische Entwicklung ist es für Anwender nicht einfach, sich am Markt zu orientieren und eine geeignete Auswahl im Hinblick auf den eigenen Bedarf zu treffen. Neben dieser ersten Orientierungshilfe bieten die Aussteller am Sonderschau-Stand auch komplette berührungslose Mess- und Prüfsysteme an, an denen Besucher mit konkreten Aufgabenstellungen Lösungsmöglichkeiten vorfinden. Die Sonderschau findet mit Unterstützung der Fraunhofer-Allianz Vision und der P. E. Schall GmbH & Co. KG statt.

Senswork aus Burghausen präsentiert mit dem System ‚ZFokus‘ eine 3D-Inline-Kamera, die nach dem Verfahren Depth-from-Focus arbeitet und bei der Prüfung von Klein- und Kleinstbauteilen, wie Steckermodulen, Elektronikbauteilen, Mikrospritzgussteilen oder in der Lötstelleninspektion Anwendung findet. Mit der Kamera können Bauteile bis zu einer Größe von 12 mm x 12 mm bei einer Genauigkeit von bis zu 0,01 mm in Z-Richtung geprüft werden. Die Scan-Dauer beträgt typischerweise 1 bis 3 sec.

Das Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik I3 Mainz der Hochschule Mainz stellt ein Forschungsprojekt zur automatisierten Konstruktion orthopädischer Hilfsmittel vor, das in Zusammenarbeit mit der F. Gottinger Orthopädietechnik GmbH realisiert wird. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Digitalisierungssystems für die Orthopädietechnik, das eine effiziente, vollständige und präzise Erfassung von Körpermodellen bzw. Hilfsmitteln erlaubt und die herkömmliche manuelle Abformtechnik vollständig ersetzen kann.

Das AIT Austrian Institute of Technology aus Wien (Österreich) stellt mit ‚Inline Computational Imaging (ICI)‘ ein neues Verfahren zur simultanen 2D- und 3D-Inspektion vor. Es kombiniert die Vorteile aus Lichtfeld und photometrischem Stereo in einem kompakten und einfach zu handhabenden Verfahren. Das Aufnahmesystem besteht aus einer Flächenkamera, einem Objektiv und einer kontinuierlichen Beleuchtung und prüft Objekte in der Bewegung. Das Verfahren ist für den Einsatz in der industriellen Inspektion geeignet und ermöglicht die Inspektion glänzender wie matter, texturierter wie untexturieter, aber auch schwarzer Objekte.

Klassische Bildverarbeitungssysteme stoßen bei Prüflingen mit wenig texturierten oder spiegelnden Oberflächen häufig an ihre Grenzen. IDS Imaging Development Systems aus Obersulm zeigt daher ein 3D-Stereo Vision-System mit Flexview-Technologie, das auch Objekte mit schwierigen Oberflächeneigenschaften erfassen und prüfen kann. Die Prüflinge werden in 3D erfasst und die gewonnenen Informationen können anschließend mit CAD-Daten abgeglichen werden. Produktionsfehler werden so direkt und sicher erkannt.

Jenoptik Automotive Industrial Metrology Germany aus VS-Schwenningen zeigt ein optisches Wellenmesssystem, das Durchmesser, Abstände, Winkel, Radien aber auch Form- und Lagetoleranzen oder die Außenkonturen von Werkstücken bis 80 mm Durchmesser bestimmen kann. Die 80 mm Zeilenkamera ermöglicht Messgenauigkeiten mit MPE-Werten (Maximum Permissible Error), von unter 2 µm und Messgeschwindigkeiten von wenigen Sekunden. Das System eignet sich sowohl für die Werkerselbstkontrolle als auch für den vollautomatischen Einsatz in der Produktion.

Mabri Vision aus Aachen stellt mit dem System ‚Mabri Sense C3i‘ einen interferometrischen Sensor zur hochauflösenden tomographischen Messung und Darstellung von lichtdurchlässigen Materialien vor. Mithilfe des interferometrischen Detektionsprinzips lassen sich Wandstärken, Schichtdicken und Multilagen genau messen. Durch den Tiefenmessbereich des Sensors von bis zu 10 mm können auch Objekte mit großen Wandstärken in einem Schritt geprüft werden. Die Technologie erreicht Messgeschwindigkeiten von bis zu 75.000 Messungen pro Sekunde und die Auswertung erfolgt in Echtzeit.

Cognex Germany aus Karlsruhe präsentiert den Laser-Profilschnittsensor Cognex In-Sight Laser-Profiler, mit dem sich ein genaues 2D-Profil eines Bauteils entlang einer Laserlinie erstellen lässt. Das 2D-Profil liefert geometrische Informationen, die zur Maßkontrolle herangezogen werden können und schließlich eine Aussage darüber zulassen, ob ein Werkstück fehlerfrei und spezifikationsgetreu gefertigt ist. Der Sensor ist einfach zu bedienen und kann zum Beispiel über einen Browser von unterschiedlichen mobilen Geräten aus aufgerufen werden. Das System wird unter anderem in der Automobilindustrie sowie bei der Herstellung von elektronischen Geräten, Konsumgütern, Lebensmitteln und Getränken zur Qualitätssicherung eingesetzt. Messebesucher können das System vor Ort selbst testen, je nach Werkstück ist auch eine Erstprüfung mit eigenen Proben möglich.

Mahr aus Göttingen stellt mit ‚Marshaft Scope 250 plus‘ eine Wellenmessmaschine zur schnellen, präzisen und vollautomatischen Messung von rotationssymmetrischen Werkstücken in der Produktion vor. Das System ist für die Qualitätssicherung von Prüflingen mit einem Durchmesser bis zu 40 mm und einer Maximallänge von 250 mm konzipiert und prüft Parameter wie Länge, Durchmesser, Winkel oder Form- und Lagetoleranzen. Die Wellenmessmaschine arbeitet mit einer hochauflösenden CMOS-Matrix-Kamera mit einem Bildfeld von 1088 x 2048 px. Die Messgeschwindigkeit der Z-Achse beträgt bis zu 200 mm/s. Dabei nimmt die Kamera, die auch Livebilder liefert, 120 bis 140 Bilder pro Sekunde auf.

Gom aus Braunschweig stellt die 3D-Messmaschine ‚Atos Scan-Box 4105‘ vor. Das System eignet sich für die automatisierte 3D-Digitalisierung und Inspektion von Bauteilen mit einem Durchmesser von bis zu 500 mm. Eingesetzt wird das System bei der Prüfung von kleinen Bauteilen mit komplexen Konturen, zum Beispiel Spritz-, Stanz- und Druckgussbauteilen.

Mit ‚Micro Scan‘ stellt Infratec aus Dresden eine Möglichkeit vor, das Bildformat für eine im zivilen Sektor genutzte radiometrische Thermographiekamera mit gekühltem FPA-Photonen-Detektor zu vervierfachen. Erreicht wird dies durch ein schnell rotierendes Micro Scan-Rad, das in der Kamera integriert ist. Es sorgt dafür, dass pro Radumdrehung vier verschiedene Einzelaufnahmen entstehen, die zueinander jeweils um ein halbes Pixel lateral versetzt sind. Diese Einzelaufnahmen werden in Echtzeit zu einem Thermogramm mit vierfachem Bildformat zusammengeführt.

Excelitas Technologies aus Wiesbaden und Qioptiq Photonics aus Feldkirchen präsentieren verschiedene Mikroskopsysteme und Objektive, die in den Bereichen Inspektion, Machine Vision, Materialprüfung und berührungslose Vermessung eingesetzt werden können. Die Technologien finden sowohl in der Forschung als auch in der industriellen Fertigung Anwendung und erlauben oftmals eine Hochgeschwindigkeits-Fertigungskontrolle mit Submikron-Genauigkeit.

Das Institut für Umformtechnik der mittelständischen Wirtschaft aus Lüdenscheid präsentiert ein optisches Präzisionsmesssystem zur automatisierten Messung von Maß-, Form- und Lagetoleranzen an rotationssymmetrischen Bauteilen. Das Gerät arbeitet auf Basis des Schattenbildverfahrens mit Matrix-Kameras und ist für Prüflinge mit einem Durchmesser bis zu 80 mm und einer Gesamtlänge bis zu 400 mm konzipiert. Das für den Einsatz im Fertigungsbereich entwickelte Messsystem ist sowohl für die Erstbemusterung als auch für die fertigungsbegleitende Stichprobenprüfung (Werkerselbstprüfung) einsetzbar.

Twip Optical Solutions aus Stuttgart stellt das 3D-Oberflächenmesssystem ‚Consigno‘ vor. Das System basiert auf dem konfokalen Messprinzip, das den Schärfentiefebereich für die Topographieerfassung ausnutzt. Das Messsystem zeichnet sich durch seine kleine und leichte Bauweise sowie seinen robusten mechanischen Aufbau aus und kann sowohl in der Oberflächenkontrolle (Funktionsflächen zum Beispiel bei Mikrooptiken oder Laufflächen von Zylindern und Gleitlagern), bei der Bestimmung von geometrischen Eigenschaften (z. B. Höhe einer Abstufung auf spritzgegossenen Kunststoffbauteilen), bei der Rauheits- und Konturmessung sowie bei der Automatisierung spezieller Messaufgaben zum Einsatz kommen.

Meomed aus Prerov (Tschechische Republik) präsentiert den vom Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT, Fürth, entwickelten Röntgendetektor X-Eye, der von Meomed gefertigt wird. Die Röntgendetektoren des Fraunhofer EZRT zeichnen sich besonders durch ihre konstant hohe Bildqualität und ihre lange Lebensdauer aus. Aufgrund der Strahlungsstabilität ist der Einsatz im 24-Stunden-Betrieb möglich. Die Röntgendetektoren kommen in zahlreichen Anwendungen der zerstörungsfreien Materialprüfung zum Einsatz, wie bei der Inline-Prüfung von Leichtmetallrädern, Aluminium-Gussteilen oder elektronischen Baugruppen.

In-Situ aus Sauerlach zeigt mit dem perizentrischen Laserscanner ‚Rondo‘ ein System zur 3D-Vermessung von Objekten. Anstelle zahlreicher Aufnahmen aus verschiedenen Richtungen mit anschließender Fusion der Bilder wird der Prüfling mithilfe eines Drehtisches mit einer einzigen Drehung um 360° vollständig erfasst. Das zum Patent angemeldete System ist für Objekte mit einer Größe zwischen circa 10 und 200 mm konzipiert und findet zum Beispiel bei der Qualitätskontrolle von Formteilen hinsichtlich Vollständigkeit und Maßhaltigkeit oder bei der genauen Positionierung von Werkstücken für eine nachfolgende Bearbeitung Anwendung.

Rauscher aus Olching zeigt verschiedene Kameratechnologien, die in Kombination mit den Matrox-Software-Entwicklungstoolkits für die unterschiedlichsten Aufgabenstellungen der 2D- und 3D-Bildverarbeitung eingesetzt werden können. Board-Level-Platinen-Kameras sind zum Beispiel für Anwendungen mit hohen Stückzahlen geeignet, während hochauflösende High-Speed-Kameras bei hochgenauen Mess- und Metrologie-Aufgaben Anwendung finden. Zeilenkameras kommen bei der Kontrolle von Endlosmaterial und dem Scannen großer Objekte in hoher Auflösung zum Einsatz und 3D-Kameras erlauben das Erfassen und Auswerten von Höheninformationen.

Alicona Imaging aus Raaba/Graz (Österreich) stellt mit dem ‚Compact-Cobot‘ ihr neuestes kollaboratives System und damit die Erweiterung der bestehenden Cobot-Serie vor. Die Technologie kombiniert einen kollaborativen 6-Achs-Roboter und einen optischen 3D-Messsensor, der auch unter Produktionsbedingungen wiederholgenaue und rückführbare Messungen in hoher Auflösung liefert. Mit Hilfe des Systems können die Oberflächengüte sowie die Maßhaltigkeit eines Bauteils verifiziert und Merkmale wie Maße, Abstände, Winkel, Formabweichungen und Lagebeziehungen bestimmt werden.

Winterthur Instruments aus Winterthur (Schweiz) stellt zwei Messsysteme zur berührungslosen Schichtdickenmessung vor. Während das System ‚Coatmaster Flex« ein Handmessgerät ist und für den flexiblen Einsatz konzipiert wurde, ist das System ‚Coatmaster 3D‘ eine stationäre Anlage zur Integration in den Produktionsprozess. Beide Technologien messen die Schichtdicke von nassen, klebrigen, pulverförmigen und festen Beschichtungen berührungslos und zerstörungsfrei unmittelbar nach dem Auftragen. Beide Geräte arbeiten nach dem Prinzip der thermischen Schichtprüfung.

Die zerstörungsfreie Prüfung mit Bildverarbeitung wird heute über alle Stufen der industriellen Wertschöpfung erfolgreich eingesetzt. Das Spektrum relevanter Technologien und die Leistungsfähigkeit moderner Systeme wachsen rasant und eröffnen immer neue Anwendungsfelder. Für den potenziellen Anwender ist es daher oft nicht leicht zu entscheiden, ob eine der neuen Techniken für eigene Anwendungen geeignet ist, zumal ein Bildverarbeitungssystem für die meisten Anwendungen nach wie vor kein Produkt von der Stange darstellt. Die Technologietage, Seminare und Publikationen der Fraunhofer-Allianz Vision bieten hierfür eine Entscheidungshilfe an.