Vollautomatisierte Defekterkennung

Im Karosserierohbau wird die Basis für eine stabile Lackierqualität gelegt. Bleiben Oberflächen- oder Geometriefehler unentdeckt, führen sie später häufig zu kostenintensiver Nacharbeit, zusätzlichen Audit-Schleifen oder Ausschuss. Da viele Ursachen in frühen Prozessschritten liegen, ist eine späte Entdeckung mit hohem Analyseaufwand verbunden. Der Qualitätshebel liegt daher in einer standardisierten Inline-Prüfung, die unabhängig von subjektiven Faktoren zuverlässig arbeitet.

Mit dem Inspektionssystem ‚SurfaceControl Automotive‘ adressiert Micro-Epsilon genau diesen Bedarf: Das Komplettsystem aus Sensorik, Robotertechnik, Rechner, Software und Schnittstellenpaket wird kundenspezifisch konfiguriert und ermöglicht eine präzise, reproduzierbare Erkennung und Lokalisierung verschiedenster Oberflächendefekte. Sensoranzahl und Robotik lassen sich flexibel skalieren, um unterschiedliche Taktzeiten und Durchsatzanforderungen abzudecken.

Streifenlichtprojektion liefert echte 3D-Daten

Roh-Karosserien reflektieren Licht überwiegend diffus. SurfaceControl Automotive nutzt daher 3D-Sensoren, die die Oberflächengeometrie per Streifenlichtprojektion erfassen. Aus den Messdaten wird eine 3D-Punktewolke generiert, die lokale Formabweichungen anhand messbarer 3D-Merkmale sichtbar macht. Das System erkennt Formfehler wie Dellen, Beulen, Kerben oder Pickel und bewertet diese objektiv.

Ein zentrales Merkmal des Messsystems ist die echte 3D-Rekonstruktion der Defekte. Jedem Fehler werden geometrische Merkmale zugewiesen wie beispielsweise Durchmesser, Fläche und Höhe. Die Klassifizierung erfolgt unter Berücksichtigung einstellbarer Toleranzen. Die Daten werden in einer XML-Datei gespeichert und können in bestehende Qualitätssicherungssysteme eingebunden werden. Die Ergebnisse lassen sich zudem an kundenspezifische Schnittstellen übergeben.

So ermöglicht das Inspektionssystem eine quantitative Beschreibung der Abweichungen mit belastbaren Kennzahlen, was eine konsistente Bewertung der Fehlerschwere unterstützt und die Grundlage für gezielte Nacharbeit und Prozessoptimierung schafft.

Typische Fehlerarten, die in der Rohbau-Inspektion auftreten, sind unter anderem:

• Beulen, Dellen, Kerben
• Pickel, Welligkeiten, Druckstellen, Einfallstellen
• Risse, Nachlaufkanten, Einschnürungen sowie Einzugsstellen

Darüber hinaus können die Roh-Karosserien hinsichtlich verschiedener Prüfmerkmale wie Form oder Verzug inspiziert werden.

CAD-basierte Simulation

Micro-Epsilon bietet eine kundenspezifische Konfiguration des Zellenlayouts an. Sensoranzahl und Robotik lassen sich flexibel skalieren, um unterschiedliche Taktzeiten und Durchsatzanforderungen abzudecken. © Micro-Epsilon

Für prozesssichere Abläufe ist die Planung der Messpositionen entscheidend. SurfaceControl Automotive unterstützt hierfür moderne Simulationsverfahren auf Basis des CAD-Modells der Roh-Karosserie. Sichtfelder, Messabstände und potenzielle Abschattungen lassen sich bereits in der Planungsphase analysieren; Sensorpositionen und Bewegungsabläufe werden virtuell optimiert, ohne physische Prototypen einsetzen zu müssen. So werden kritische Bereiche frühzeitig identifiziert, Prüfstrategien realitätsnah getestet und die Integration in bestehende Produktionslinien vereinfacht. Auch eine Anpassung des Systems an neue Modelle und Varianten ist schnell umsetzbar.

Flächenabdeckung als Erfolgsfaktor

Damit eine Inline-Inspektion manuelle Sichtprüfungen tatsächlich ersetzt, müssen auch Bereiche abgedeckt werden, die in der Praxis am schwierigsten zu inspizieren sind: bis an den Rand, auf Designkanten und in stark bombierten Bereichen wie zum Beispiel Türgriffmulden. Das System von Micro-Epsilon erreicht hier eine Flächenabdeckung von mindestens 97 % der Außenfläche, wobei auch abgezogene Bereiche zuverlässig erfasst werden.

Diese hohe Abdeckung ist direkt produktionswirksam: Fehlerfrei geprüfte Roh-Karosserien können ohne manuelle Sichtprüfung an die Lackierung weitergegeben werden. Gleichzeitig wird Nacharbeit planbarer, weil Defekte exakt lokalisiert und in ihrer Ausprägung beschrieben werden.

Reproduzierbarer Prüfprozess

In der Serienfertigung ist nicht jede Abweichung automatisch ein Fehler. Bauteilspezifische Toleranzen, auch an beweglichen Komponenten wie Klappen, Türen oder Hauben, sind üblich und müssen im Prüfprozess abbildbar sein. SurfaceControl Automotive setzt hierfür auf ein lernendes Verfahren mit KI-basierten Algorithmen: Aus Datensätzen fehlerfreier Referenzteile wird ein Digitaler Master erzeugt, der den ‚Gutzustand‘ beschreibt. Auf dieser Grundlage werden relevante lokale Formfehler detektiert, während zulässige Abweichungen toleriert werden.

Das Ergebnis ist ein reproduzierbarer Prüfprozess, der sich in der Parametrierung schnell an Kundenstandards, Modelländerungen oder Werksspezifika anpassen lässt. Gerade beim Anlauf neuer Karosserien oder Modellvarianten ist diese schnelle Anpassbarkeit ein zentraler Baustein, um die Inline-Inspektion stabil in den Betrieb zu bringen und Qualitätsstandards konzernweit zu vereinheitlichen.

Software-Tools

Neben der Messtechnik-Hardware umfasst das Inspektionssystem eine Softwareplattform mit Tools zur Datenanalyse. Zentrale Bausteine sind die Generierung eines Digitalen Masters aus Datensätzen fehlerfreier Referenzteile sowie weitere Analysewerkzeuge wie der Digitale Abziehstein und der Digitale Lichttunnel für die Einzelteil-Analyse.

Die Bewertung erfolgt objektiv über 3D-Merkmale wie Höhe, Fläche und Durchmesser. © Micro-Epsilon

Für die Bewertung in der Linie werden die Mess- und Klassifikationsergebnisse in unterschiedlichen Ansichten bereitgestellt – von der 3D-Ansicht der Karosserie bis zu werksspezifischen Visualisierungen wie Schmetterlingsbildern oder Abdeckungsanalysen. Integrierte Auditierungsmöglichkeiten unterstützen die nachvollziehbare Freigabe und Rückverfolgbarkeit von Bewertungen.

Robust gegen Lage- und Positionstoleranzen

Serienproduktion bedeutet Varianz: Eine Roh-Karosserie erreicht die Inspektionszelle nicht immer in exakt identischer Lage. Das System von Micro-Epsilon verfügt deshalb über eine integrierte 6D-Offsetkorrektur zur automatischen Kompensation von Positions- beziehungsweise Lageabweichungen. Dazu werden geometrische Merkmale erfasst, daraus die Lage im Raum berechnet und die Verfahrwege der Sensoren angepasst. Das Ergebnis sind schnelle, präzise und wiederholgenaue Messungen ohne manuelles Nachjustieren. Die 6D-Offsetkorrektur erhöht die Prozesssicherheit, weil die Prüfstrategie trotz Toleranzen stabil bleibt und die hohe Abdeckung auch im Serienalltag erreicht wird.

Skalierbarkeit und weltweiter Rollout

SurfaceControl Automotive wird kundenspezifisch ausgelegt, ist jedoch im Betrieb auf Übertragbarkeit ausgelegt. Schnelle Anpassungsmöglichkeiten in der Parametrierung der Fehlererkennung erleichtern die Übertragung auf andere Werke und neue Modelle. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Fehlerklassifikation durch den Einsatz von KI-basierten Algorithmen gezielt zu optimieren.

Damit können etablierte Prüfabläufe und validierte Qualitätsstandards konzernweit ausgerollt werden, ohne jedes Mal neu zu beginnen. In Verbindung mit der standardisierten Ergebnisbereitstellung, zum Beispiel als XML-Datei, entsteht eine Grundlage für standortübergreifende Qualitätsvergleiche und eine einheitliche Sprache in der Fehlerbewertung.

Konrad Steinhuber ist Produktmanager für Mess- und Inspektionssysteme bei Micro-Epsilon Messtechnik in Ortenburg. © Micro-Epsilon

Das System nutzt die gleiche Softwarebasis wie ‚ReflectControl Automotive‘ für lackierte Karosserien. Durch die Kombination beider Systeme lässt sich ein konsistentes Inspektionskonzept vom Rohbau bis zur Lackierung umsetzen. Die Ergebnisse können übereinandergelegt werden, um Qualitätsbewertungen über den gesamten Fertigungsprozess konsistent zu halten und Upstream-Analysen zu ermöglichen. 

Redaktion: Inka Krischke