Fraunhofer IPK

Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik

Explorationsfeld Optische Prüfung

»Qualität ist die Beschaffenheit einer Einheit bezüglich ihrer Eignung, festgelegte und vorausgesetzte Erfordernisse zu erfüllen«, besagt eine fertigungsbezogene Definition des Qualitätsbegriffs. Im Explorationsfeld Optische Prüfung entstehen Methoden und Verfahren zur sensorbasierten Prüfung von Produkten, die bei laufender Fertigung analysieren, ob das Produkt vorab definierte Eigenschaften erfüllt.

In der modernen Fertigung ist eine Trennung von ­Produktion und Qualitätssicherung oft nicht möglich. Damit komplexe Anforderungen an Produkte erfüllt und fehlerhafte Teile möglichst früh erkannt werden können, muss die Qualitätskontrolle als integraler Bestandteil der Produktion betrachtet und nahtlos in die Fertigungslinien eingeordnet werden. In den meisten Fällen ist dies nur umsetzbar, wenn die manuelle Einzelprüfung der Produkte durch eine automatisierte Prüfung mithilfe von Sensoren ersetzt wird. Eine automatisierte, sensorbasierte Prüfung birgt zugleich den Vorteil, dass der Prüfprozess besser dokumentiert werden kann als bei manueller Prüfung.

Bei der sensorbasierten Qualitätskontrolle spielen optische Verfahren eine wichtige Rolle, da sie berührungslos arbeiten und die für viele Anwendungsfälle notwendige Empfindlichkeit besitzen. Mit modernen LED-Lichtquellen lässt sich die Qualitätskontrolle hervorragend auf die Prüfaufgabe einstellen – so erlauben etwa die zur Verfügung stehenden Wellenlängen eine gezielte Anpassung an die Prüfmaterialien. Werden zudem standardisierte Soft- und Hardware-Schnittstellen genutzt, können die Aufnahmesysteme mit geringem Aufwand in die System­umgebung der Fertigungsautomatisierung integriert werden.

Inspektion von Oberflächen mit Zeilenkameras

Das Explorationsfeld Optische Prüfung ist auf die ­Inspektion von Oberflächen mithilfe von Zeilenkameras spezialisiert. Zeilenkameras ermöglichen in vielen Fällen eine einfache und effiziente Integration der Qualitätsprüfung in den laufenden Fertigungsprozess, bei hoher Ortsauflösung in Bewegungsrichtung. Wir besitzen ausgewiesene Expertise bei der Entwicklung kundenspezifischer LED-Beleuchtungen mit geringer Totalreflek­tion und hoher ­Lebensdauer. Speziell entwickelte Algorithmen erlauben es, selbst kleinste Fehler auf großen Flächen mit einem minimalen Aufwand an Hardware zu inspizieren. Dabei werden Inspektionsgeschwindigkeiten von bis zu fünf Metern pro Sekunde erzielt, was eine Qualitätsprüfung selbst bei schnellen Fließprozessen möglich macht. Die Ergebnisse werden fortlaufend dokumentiert und archiviert.

Ethernet-basierte Multikamerasysteme

Das Fraunhofer IPK gehört zu den ersten Anwendern von Ethernet-basierten Multikamerasystemen in Deutschland. Bereits die ersten verfügbaren GigE-Zeilenkameras wurden für Inspektionssysteme herangezogen, die seit 2005 erfolgreich von Industriepartnern eingesetzt werden. In den letzten Jahren konnte nicht nur die Zuverlässigkeit von Multikamera­systemen in enger Zusammenarbeit mit Lieferanten entscheidend verbessert werden. Unsere Multikamerasysteme wurden zudem für den Einsatz unter extremen Bedingungen ausgelegt – so erlauben etwa wassergekühlte Kameragehäuse die Inspektion glühender Bauteile.