System zur berührungslosen Kontrolle

Qualitätscheck im Takt der Fertigung

| Redakteur: Matthias Vogel

Der «Wheelinspector» macht erstmals die berührungslose Messung von Leichtmetallrädern direkt im Produktionsablauf möglich.
Der «Wheelinspector» macht erstmals die berührungslose Messung von Leichtmetallrädern direkt im Produktionsablauf möglich. (Bild: Fraunhofer IFF)

Hier bleibt nicht die kleinste Abweichung unentdeckt: Forscher am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF realisieren mit «Wheelinspector» ein inlinefähiges System zur berührungslosen 100-Prozent-Kontrolle von Fahrzeugrädern.

Bevor sie zum Einsatz kommen, werden Fahrzeugräder auf bis zu 80 funktionsrelevante Geometriemerkmale wie Rund- und Planlauf, Radbreite und Durchmesser geprüft. Dies geschieht bisher meist stichprobenhaft abseits der Produktionslinie mit einer taktilen Messtechnik und unter Laborbedingungen – beispielsweise in einem an die Produktionshalle angrenzenden Raum. Die Prüfung nimmt pro Rad etwa 45 bis 60 Minuten in Anspruch. Eine 100-Prozent-Kontrolle der produzierten Räder ist damit nicht möglich. Fehler und Ursachen werden erst mit einiger Verzögerung erkannt und behoben.

Berührungslose Messung von Leichtmetallrädern

Gemeinsam mit ihrem Industriepartner Ascona GmbH, Spezialist für optische Profilmesstechnik mit Stammsitz in Meckenbeuren Bodenseekreis, entwickelten Fraunhofer-Experten «Wheelinspector». «Das System macht erstmals eine vollständige optisch berührungslose Messung von Leichtmetallrädern direkt im Produktionsablauf möglich», erläutert Ralf Warnemünde, stellvertretender Geschäftsfeldleiter Mess- und Prüftechnik am IFF. «Unmittelbar nach der mechanischen Bearbeitung, das heisst nach dem Drehen, Fräsen und Bohren, vergleicht die neue 3D-Laser-Technologie die realen Endprodukte mit ihrem digitalen Modell. Dabei erfasst sie eine Vielzahl geometrischer Parameter und ist mit einer Zykluszeit von 20 Sekunden für die Prüfung eines Rades vollständig in den Fertigungsfluss integrierbar.» Die Messtechnik dient nicht allein der Qualitätssicherung des Endprodukts: Die Fertigung kann ohne Zeitverlust reagieren, wenn Prozessparameter abweichen, und so die Produktionsabläufe deutlich wirtschaftlicher gestalten.

Punkt- und linienförmig messende Triangulation

Basis des Systems ist die am IFF entwickelte Technologie OptoInspect 3D, die mit punkt- und linienförmig messender Triangulation arbeitet. Das Verfahren nutzt eine Laserlichtprojektion. Eine Kamera registriert das diffus reflektierte Licht der Projektion vom Bauteil. Aufgrund der Blickperspektive verändert sich die Laserprojektion im Kamerabild entsprechend der Form des Rades. Bei «Wheelinspector» besteht die Messanordnung aus vier Sensoren und einem komplexen Achsensystem für die Messbewegung und Zustellung der Sensoren. Das garantiert eine hohe Flexibilität, das System kann eine grosse Produktvielfalt in derselben Maschine kontrollieren – selbst bei einem regelmässigen Wechsel zwischen verschiedenen Radtypen.

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