Der Autokauf ist bekanntlich eine höchst emotionale Angelegenheit: Ein potenzieller Käufer ist nur dann bereit, den vollen Preis zu zahlen, wenn er vom Gegenwert der angebotenen Ware absolut überzeugt ist. So spielt die optische Perfektion bei Fahrzeugen eine entscheidende Rolle, ist sie doch maßgeblich für den ersten Eindruck verantwortlich, der sich später nur noch schwer beeinflussen lässt. Selbst ein relativ kleiner Fehler im ansonsten makellosen Lack kann zur Verunsicherung des Käufers führen und teils kostspielige Folgen nach sich ziehen – Internet-Foren belegen Fälle, die bei Rabattverhandlungen anfangen und bis hin zum Kaufrücktritt gehen. Trotz optimierter Techniken von heute, sind Lackierfehler keine Seltenheit. Ergo bedarf es zweifelsohne präziser Oberflächen-Prüfungen.

Beim Messsystem ‚Reflectcontrol‘ von Micro-Epsilon werden durch spezielle Lichttunnel Belichtungsbedingungen geschaffen, mit denen eine Defekt-Erkennung bis in den Zehntel-Millimeterbereich möglich wird. Die Oberfläche dient sozusagen als Spiegel auf Basis der Deflektometrie: Eine Lichtquelle erzeugt wechselnde helle und dunkle Streifen auf dem Fahrzeug. Lackdefekte verursachen Verzerrungen in den gespiegelten Bildern, die automatisch erfasst und klassifiziert werden. Alternativ ist es möglich, die Defekte automatisch am Fahrzeug zu markieren, was die Nacharbeit erleichtert. Das Messprinzip eignet sich für die Fehlerarten Berührung, Einschlüsse, Fussel/Haare, Kleberückstände, Kocher, Krater, Lackablösung, Lacktropfen, Läufer, Nadelstiche, Overspray, Pressfehler, Riefen, Rohbaufehler, Schieberabzeichnungen, Schleiffehler, Schweißperlen, Spucker, Stippen, Teil-/Magerlackierung, Verschmutzungen und Wassertropfen.

Die Inspektion der gesamten Karosserie auf Defekte bis hinunter zu einer Größenordnung von 0,3 mm bei einer typischen Produktionsgeschwindigkeit von 40 bis 60 Fahrzeugen je Stunde ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Um sie bewältigen zu können, wird das Messsystem in der Linie an bis zu vier parallel arbeitenden Robotern appliziert. Alle Systeme sind mit einem großen Monitor und vier Kameras ausgestattet. Jede Kamera nimmt acht Bilder pro Messposition auf, wobei jede Prüfung weniger als eine Sekunde dauert. Bei üblichen Robotergeschwindigkeiten lassen sich somit rund 30 Positionen innerhalb eines Zeitfensters von 60 Sekunden überprüfen. Mit dem Einsatz von 2-Megapixel-Kameras entstehen insgesamt circa sieben Milliarden Grauwerte, die für jedes Fahrzeug aufgezeichnet und zeitnah verarbeitet werden.

Prüfobjekt Display

Für kleinere Messobjekte und den Laborbetrieb eignet sich das Inspektionssystem ‚Reflectcontrol Compact‘. Denn auch bei spiegelnden Oberflächen wie dem Touchscreen eines Smartphones, KFZ-Anbauteilen- oder Interieur-Teilen setzen Kunden eine fehlerfreie Produktion voraus.

Der Sensor des Systems. Für Objekte in der Größenordnung von Automobilkarossen ist das ­System ‚Reflectcontrol Robotic‘ vorgesehen. Für kleinere Messobjekte und den Laborbetrieb eignet sich das Inspektions­system ‚Reflectcontrol Compact‘.

© Micro-Epsilon

Viele dieser Teile werden bislang per Sicht geprüft, wobei das Ergebnis dann oft Interpretationssache ist. Zudem führen Tagesform beziehungsweise Ermüdung des Prüfpersonals zu schwankenden Ergebnissen. Aus diesen Gründen wird das menschliche Auge mehr und mehr durch automatisierte Prüfungen ersetzt, um die Mess-Ergebnisse dokumentieren und vergleichen zu können. So ist zudem ein Einschreiten direkt während des Produktionsprozesses möglich, und für Prozessverbesserungen können wichtige Rückschlüsse gezogen werden.

Herkömmliche Bildverarbeitungssysteme haben bei spiegelnden Oberflächen jedoch ihre Grenzen. Das Messsystem ‚Reflectcontrol Compact‘ wurde speziell für solche Oberflächen entwickelt und projiziert wie ‚sein großer Bruder‘ ein Streifenmuster auf das Messobjekt. Defekte auf der Oberfläche verursachen Abweichungen im Streifenmuster, die über Kameras aufgenommen und von der Software aus­gewertet werden. Während die 2D-Version der reinen Defekt-Erkennung auf ­spiegelnden Oberflächen dient, erlaubt die 3D-Version zusätzlich die Vermessung spiegelnder Oberflächen im Submikrometerbereich. Vermessen werden unter anderem Teleskopspiegel und Linsen.

Im Gehäuse des Systems befinden sich ein Bildschirm zur Streifenprojektion sowie bis zu zwei Kameras. Um Fremdlicht-Einflüsse zu vermeiden, lässt sich das Messfeld auf allen vier Seiten abdunkeln. Die Bedienung erfolgt über einen Touch-fähigen Bildschirm beziehungsweise per Maus und Tastatur. Über die Ethernet-Schnittstelle wird die Einbindung in Anlagen realisiert. Für die Triggerung steht ein Digital-I/O-Interface zur Verfügung, ein externer Bedienmonitor lässt sich via VGA anschließen. Die vorinstallierte Bedien- und Auswertesoftware zeigt in der 2D-Version Oberflächendefekte an, die 3D-Version liefert eine Punktewolke. In Bildverarbeitungsprogrammen können die gewonnenen Daten weiterverarbeitet werden.

Notwendige ­Testmessungen

An einen Roboter montiert prüft das System ganze Automobilkarosserien. ­Spiegelnde Ober­flächen werden mittels Streifen­muster auf Lack­fehler geprüft.

© Micro-Epsilon

Für die Sichtprüfung von Oberflächen gibt es oft keine eindeutige Spezifikation, die sich unmittelbar auch für die ­automatisierte Prüfung heranziehen ­ließe. Defekte werden häufig anhand von Grenzmustern oder Fotos dokumentiert. Für eine generelle Aussage über die Machbarkeit einer Messaufgabe genügen diese Informationen oft nicht.

Um die Messaufgabe objektiv beurteilen zu können, müssen daher Untersuchungen an Grenzmustern erfolgen.

Autor: Hannes Loferer ist Produktmanager Oberflächenprüfung bei Micro-Epsilon Messtechnik in Ortenburg.