Anwendungsberichte

Fehler im Fokus

Automatische Qualitätskontrolle im Karosseriebau in Echtzeit

Automatische Qualitätskontrolle im Karosseriebau in Echtzeit

In der Automobilindustrie ist Kleben zu einer Schlüsseltechnologie geworden, die andere Fügetechnologien mehr und mehr ersetzt. Sowohl Motor- als auch Karosserieteile werden geklebt, und das aus gutem Grund: geklebte Autos schneiden im Crashtest in der Regel besser ab als geschweißte - vorausgesetzt die Qualität der Bauteile und Klebestellen ist einwandfrei. Moderne Klebstoffsysteme sind somit zu einem Sicherheitsfaktor in der Automobilindustrie geworden. Entscheidend für die Hersteller ist die Zuverlässigkeit der Qualitätskontrolle von Industrieteilen jeglicher Art, denn fehlerhafte Teile durch mangelnde Konformität haben schwerwiegende Auswirkungen auf die Produktionsleistung.

Höhere Kosten, längere Produktions- und damit Lieferzeiten, größere Risiken und ein möglicher Imageschaden sind nur einige davon. Doch weil das menschliche Auge fehlbar ist, werden Mängel bzw. Anomalien leicht übersehen. Die automatische Suche nach Nichtkonformitäten birgt also in vielerlei Hinsicht großes Potential. Das französische Unternehmen PRODEO mit Sitz in Caen hat in diesem Kontext eine innovative digitale Lösung entwickelt. Das System CAMEO ermöglicht eine automatisierte Bilderfassung, Dateiverwaltung und Bildspeicherung sowie eine Echtzeit-Bildverarbeitung und Qualitätsdiagnose - direkt an der Produktionsstätte.

Konkret validiert CAMEO Bauteile im Hinblick auf deren geometrische, vom CSR (Compliance, Safety, Regulation) vorgegebene Konformität und dokumentiert das Kontrollergebnis. Die einzelnen Bauteile werden während des Produktionsprozesses fotografiert. In Echtzeit wird überprüft, ob sie die jeweiligen gesetzlichen, sicherheitstechnischen und qualitativen Anforderungen erfüllen. Eine zuverlässige Bildverarbeitungslösung sowie eine spezielle Dateiverwaltung sorgen für die Auswertung der Aufnahmen und ermöglichen, dass die Ergebnisse der Bildanalyse direkt in den Produktionsprozess einfließen.

Anwendung

Automatische Qualitätskontrolle im Karosseriebau in Echtzeit
Bilderfassung für Bauteile von VOLVO-Trucks

Entwickelt wurde CAMEO zunächst für die Automobilindustrie, beispielsweise um die Einhaltung der sogenannten manuellen Tropfenapplikation von Klebstoffen zu überprüfen. Hersteller wie RENAULT ALPINE, RENAULT NISSAN, VOLVO TRUCKS und CARL haben CAMEO bereits implementiert und setzen es insbesondere im Bau von Karosseriefertigteilen ein.

Das System arbeitet autonom. Die Systemkomponenten wie Mast, Kamera mit geschützter Optik, Recheneinheit, Bildschirm und Tastatur sind komplett integriert. Um die Diagnosedaten langfristig zu sichern, kann CAMEO an ein Backup-Netzwerk angeschlossen werden.

Die Konfiguration erfolgt mit kundenspezifischen Bildverarbeitungsalgorithmen zur Optimierung der Bildauswertung und ermöglicht damit eine bestmögliche Referenz für die Teilekontrolle.

Benutzerfreundliches System

Automatische Qualitätskontrolle im Karosseriebau in Echtzeit
Ergebnisse der CAMEO-Testsoftware:
grüne Linien = konform

Bei der Entwicklung des Systems spielte die Usability eine große Rolle: Die Software verfügt über eine einfache Benutzeroberfläche. Der Bediener kann die Steuerung von CAMEO per Tastendruck starten. Die Bildverarbeitung erfolgt direkt nach der Aufnahme, die Diagnose von Abweichungen wird in Echtzeit aufgezeichnet und auf dem Bildschirm angezeigt. Die Diagnosedaten und Fotos werden in der Software gespeichert. Zur Datensicherheit tragen spezifische Benennung, lokale Archivierung sowie spezielle Netzwerkfunktionen bei.

Zur Prüfung der Maßhaltigkeit dienen den Bildverarbeitungs-algorithmen Löcher und Strukturpunkte der Bauteile als Referenz. "Die Wulstposition des Klebstoffs wird relativ zu diesen Referenzen berechnet. Aufgrund der hohen Auflösung der Kamera sind wir in der Lage, Präsenz, Position und Maßhaltigkeit, insbesondere die Breite, alle 0,7 mm zu überprüfen. Dazu reicht uns die Aufnahme eines einzigen Bildes. Das vermeidet eine Nachbearbeitung und erhöht vor allem die Qualität und damit die Sicherheit des Endprodukts, in diesem Fall der Fahrzeugkarosserie." erklärt Georges LAMY AU ROUSSEAU, Direktor der Abteilung Bildverarbeitung von PRODEO. Durch die gewissenhafte Erfassung von Kontrollnachweisen und die Rückverfolgbarkeit der Produkte minimiert CAMEO das Hersteller-risiko beträchtlich.

Um die Leistung des Systems zu maximieren, hat sich PRODEO für die Bilderfassung durch IDS-Kameras entschieden. "uEye Kameras von IDS sind aufgrund ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten auf der gleichen Softwarebasis besonders an unsere industriellen Bedürfnisse angepasst", freut sich LAMY AU ROUSSEAU. Denn die IDS Software Suite ist ein für alle IDS Kameras identisches Softwarepaket, mit dem ein Mischbetrieb von USB 2.0, USB 3.0 und GigE uEye Kameras problemlos möglich ist.

Durch die Vielzahl der Gehäuse- und Bordlevel-Varianten ist es möglich, das Kameramodell entsprechend dem verfügbaren Platz und der Konfiguration der Integrationsumgebung zu wählen. Darüber hinaus sind viele passende C-Mount- oder CS-Mount-Objektive erhältlich. Die verschiedenen IDS-Kameraserien bieten jeweils eine Reihe von leistungsstarken Sensoren und damit hohe Frameraten und Auflösungen sowie zahlreiche Zusatzfunktionen.

Die Kommunikationsprotokolle der USB2, USB3 und GigE Kameras von IDS ermöglichen sowohl die lokale Nutzung als auch die Integration in komplexe Multikamerasysteme, bei denen mehrere Kameras gleichzeitig verwendet werden. Dank der im SDK enthaltenen Software-Tools kann das System-Prototyping unabhängig vom gewählten Kameramodell durchgeführt werden.

Das wiederum spart Zeit. Denn das Kommunikationsprotokoll wird nicht gestoppt, wenn von einem Kameramodell auf das andere gewechselt wird oder ein Mischbetrieb von verschiedenen Kameramodellen  erfolgt. Das für alle uEye-Kameras identische, abwärtskompatible Softwarepaket ermöglicht den Austausch oder Mischbetrieb, ohne eine einzige Programmierzeile zu ändern.

Automatische Qualitätskontrolle im Karosseriebau in Echtzeit
USB 3 uEye ML Industriekamera

In der aktuellen Systemlösung kommt vor allem das Modell USB 3 uEye ML zum Einsatz. Die einfach integrierbare Kompaktkamera für den Geräte- und Maschinenbau ist leicht und trotzdem stabil: Mit nur 41 g und geringen Abmessungen von 47 x 46 x 28 mm passt die USB 3 uEye ML perfekt für alle platzkritischen Anwendungen. Trotzdem bietet die Kamera alles, was man von einer typischen Industriekamera erwartet: ein maximales Einsatzspektrum dank umfassender Konnektivität. Es stehen zwei GPIOs sowie optisch entkoppelte Triggerein- und Blitzausgänge dank eines 8-poligen Hirosesteckers zur Verfügung.

Der C/CS-Mount-Objektivanschluss garantiert eine große Auswahl an Objektiven, u.a. auch Weitwinkelobjektive. Zusätzlich lässt sich die Kamera dank Plug & Play sowie der Einkabellösung für Stromversorgung und Datentransfer besonders leicht integrieren. Sie ist entweder mit der IDS Software Suite oder mit USB3-Vision-Standard erhältlich.

Automatische Qualitätskontrolle im Karosseriebau in Echtzeit
Bildverarbeitungssystem CAMEO

Prodeo hat für die Kamera ein ausgeklügeltes Schutzsystem entwickelt: Kamera und Objektiv sind durch eine stabile Aluminiumabdeckung geschützt, die mit zwei einfachen Schrauben befestigt wird. Das System ermöglicht dem Anwender, die Kamera in die gewünschte Richtung zu positionieren und auf die Objektiveinstellringe (Fokus und Blende) zuzugreifen.

Für Georges LAMY AU ROUSSEAU, ist der Einsatz von IDS-Kameras in CAMEO Bildanalyse-systemen ideal: „Die Vielseitigkeit und Robustheit dieser Kameras ermöglicht es uns, schnell auf die Anforderungen der industriellen Umgebung zu reagieren, in der sie zum Einsatz kommen.“

Ausblick

Das System CAMEO sorgt in erheblichem Maße für Qualitätssicherung durch Fehlerminimierung und reduziert damit das Herstellerrisiko. „Mehrere große Automobilhersteller setzen auf unsere Innovation“, so Georges LAMY AU ROUSSEAU. Kleben wird sich weiter durchsetzen, da ist sich nicht nur LAMY AU ROUSSEAU sicher. Und: „Jede manuelle Tropfenauftragsanlage hat das gleiche Qualitätsproblem, das wir mit unserer Bildverarbeitungslösung lösen können“.

Doch Systeme wie CAMEO können nicht nur geklebte Bauteile in den Fokus nehmen - eine solche Bildverarbeitungslösung wird damit für Hersteller zum vielseitigen und zuverlässigen Helfer in der Qualitätskontrolle. Eine derart vereinfachte und zuverlässige Ermittlung von Fehlerursachen spart Zeit und Geld. Und dient in diesem Fall am Ende des Tages sogar der Sicherheit im Straßenverkehr.

USB 3 uEye ML - Die einfach integrierbare Kompaktkamera für den Geräte- und Maschinenbau

USB 3 uEye ML Industriekamera

Interface:  USB 3.0
Name:  UI-3580ML
Sensortyp:  CMOS
Hersteller:  ON Semiconductor
Framerate:  15,2 fps
Auflösung:  4,92 MPixel
Shutter:  Global-Start-Shutter, Rolling-Shutter
Sensorformat:  1/2"
Maße:  47,0 mm x 46,0 mm x 28,0 mm
Gewicht:  41 g
Anschluss:  USB 3.0 Mikro-B, verschraubbar
Anwendungen: Industrielle Bildverarbeitung/Machine Vision, Mikroskopie, Medizintechnik, Security, Embedded Systeme

Kunde

PRODEO

Das Französische Softwareunternehmen PRODEO hilft Herstellern, die digitale Transformation zu beschleunigen. PRODEO entwickelt und implementiert Software für Unternehmen mit dem Ziel, deren Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern, indem die Produktivität gesteigert und Produktionsprozesse optimiert werden.
Basierend auf der Expertise fünf zusammengeschlossener Planungsbüros bietet Prodeo hierfür eine Reihe von digitalen Tools, die den spezifischen und konkreten Bedürfnissen jedes Einzelnen entsprechen.

http://www.prod-eo.com/