Streifenlichtsensor Exakte 3D-Oberflächeninspektion im Fahrzeuginnenraum

Autor / Redakteur: Wolfram Schmidt / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Auf Wellenjagd gehen nicht nur die wagemutigen Surfer in den Buchten vor Mexico, Hawaii oder in der Karibik. Auch die Mitarbeiter von INB Vision in Magdeburg haben sich dieser Obsession verschrieben, wenn auch nicht im nassen Element. Sie erfassen mit Streifenlichtprojektion und einer neu entwickelten Software Wellenbildungen in Form von kleinsten Wölbungen oder Vertiefungen auf verschiedenen diffus reflektierenden Oberflächen.

Firmen zum Thema

Das System surfaceCONTROL auf einer mobilen Halterung montiert überprüft die Oberfläche der Instrumententafel.
Das System surfaceCONTROL auf einer mobilen Halterung montiert überprüft die Oberfläche der Instrumententafel.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Automobilindustrie verfolgt das Ziel, eine möglichst hohe Qualitätsanmutung für den Käufer zu erreichen, und damit das hohe Niveau ihrer Produkte zu unterstreichen. Dazu gehört neben einer fehlerfreien Außenhaut ein tadelloser Innenraum mit hochwertigen Materialien und exakter Verarbeitung.

So war es z.B. vor Jahren, nach der Entwicklung des Airbags, noch kein Problem, diesen hinter einer deutlich sichtbaren Airbagkappe im Beifahrerbereich zu installieren. Dies zeugte damals von moderner Technik und erhöhter Sicherheit im Fahrzeug. In den heutigen Modellen werden diese Lebensretter möglichst unauffällig in der Instrumententafel verborgen — lediglich ein dezenter Schriftzug weist auf seine Anwesenheit hin. Um die Funktion im Ernstfall zu gewährleisten, werden Sollbruchstellen in die Oberfläche eingebracht. Diese schwächen jedoch die Stabilität der Instrumententafel, weshalb kleine Wölbungen oder Vertiefungen auftreten können, die zu unansehnlichen Schattierungen beispielsweise bei flach einfallendem Sonnenlicht führen.

Diese Schwächungen des Materials treten, dann ähnlich wie eine Hügellandschaft am frühen Morgen deutlich hervor und stören so die Qualitätsanmutung. Gerade aus Sicht des Fahrers oder Beifahrers sind die Wölbungen bei solchen Lichtverhältnissen gut sichtbar.

Prüfung per Auditor

Heutiger Stand der Technik ist eine manuelle und visuelle Prüfung durch Auditoren. Sie prüfen nach der Fertigung jedes Fahrzeug. Dies ist jedoch subjektiv und von vielen Faktoren, wie Lichtverhältnissen, Tagesform und Ermüdung des Auditors abhängig. Zudem sind bestimmte Fehlermerkmale nur unter ganz bestimmten Lichtverhältnissen zu erkennen. Trotz aller Anstrengungen ist es so in der Produktion nicht immer möglich, alle Abweichungen und Defekte in der Oberfläche zu erkennen und korrekt zu beurteilen.

Auf Anfrage eines großen Zulieferers der Automobilindustrie beschäftigt sich der Spezialist für 3D-Oberflächeninspektion INB mit der Kontrolle der Interieurteile. Zahlreiche Erfahrungen wurden bereits mit der Erkennung von Beulen und Dellen auf Karosserieteilen aus Metall und Kunststoff (SMC) gesammelt. Vorherige Versuche des Interieur-Produzenten mit einer geometrischen Vermessung der Oberfläche und einem anschließenden Vergleich gegen CAD hatten nicht die gewünschten Erfolge gebracht. Die zu findenden Abweichungen sind zum Teil deutlich kleiner als die zulässige geometrische Toleranz des gesamten Bauteils und werden von dieser überdeckt. Eine weitere Herausforderung stellt die Narbung der Oberfläche dar, die einen Höhenunterschied von einigen zehntel Millimetern aufweist. Bei einer taktilen Messung ist nicht nachvollziehbar, ob unten oder oben in der Narbung gemessen wurde.

Bildergalerie

Automatische Kontrolle in wenigen Sekunden

Die Magdeburger INB setzt für die Erfassung der 3D-Oberfläche einen eigenen Streifenlichtsensor ein. Unter der Bezeichnung surfaceCONTROL bietet das System eine Messfläche in der Größe eines DIN-A3-Blattes. Es erfasst innerhalb weniger Sekunden die 3D-Daten der Oberfläche. Für die Auswertung stehen je nach Ausprägung der gesuchten Formabweichungen verschiedene Verfahren zur Verfügung. So kann für einen Vergleich aus den 3D-Daten eine fehlerfreie virtuelle Hülle berechnet und oder in Analogie zum Abziehstein im Presswerk ein digitaler Abziehstein eingesetzt werden. Diese Verfahren bieten die Möglichkeit einer reproduzierbaren, objektiven Bewertung von Abweichungen. Selbst Fehler mit einer Höhe von einigen 10 μm lassen sich mit speziellen Filtern auf den genarbten Oberflächen erkennen. Der Sensor des surfaceCONTROL Systems ist mit Abmessungen von etwa 600 × 400 × 300 mm sehr kompakt und passt in einen Koffer. Zusätzlich sind nur noch Stativ und Laptop notwendig.

29318900

Der Wunsch nach einer objektiven Beurteilung besteht nicht nur auf Seiten der Lieferanten der Komponenten. Auch die Automobilhersteller selbst sind an Möglichkeiten einer objektiven Bewertung interessiert. So können frühzeitig in den Lastenheften die maximal zulässigen Abweichungen definiert werden. In der Kunden-Lieferantenbeziehung entfällt die langwierige Diskussion über die Vergleichbarkeit zu Grenzmustern.

(ID:383901)