Schnelle Oberflächenprüfung komplexer Gussteile

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„Größere Planflächen bis 40 x 40 cm erfasst das CapaCam-System mit einem eigens dafür konstruierten Zeilenkamera-Scanner“, so Spinnler weiter. „Ein Linearschlitten bewegt diesen Scanner in wenigen Sekunden über das Bauteil. Die Zeilenkamera wird dabei durch einen aus einem Glasmaßstab im Linearschlitten abgeleiteten Ortstrigger angesteuert und erfasst so ein exakt skaliertes, hochauflösendes Digitalbild. Eine langlebige LED-Linienlichtquelle sorgt während dessen über die ganze Zeile für die passende Beleuchtung.“

Neben Planflächen sind bei solchen Bauteilen häufig Bohrungen, die beispielsweise für Ölanschlüsse vorgesehen sind, auf Porosität zu prüfen. Je nach Tiefe der Bohrung lassen sich dafür Weitwinkeloptiken einsetzen. „Dieses Vorgehen haben wir auch in der jüngsten Realisierung des Systems für eine Bohrung von 15 mm Durchmesser gewählt“, erläutert Spinnler. Wo dies aufgrund der Tiefe nicht ausreicht, lassen sich nach seinen Worten Endoskope mit Panorama-Optiken einsetzen. Auf diese Weise können auch Tieflochbohrungen einer schnellen Oberflächenprüfung unterzogen werden. Die auf einer mathematischen Abwicklung des Panorama-Bildes beruhende PanCam-Technologie des Fraunhofer IIS ist bereits seit Jahren im industriellen Einsatz und mit CapaCam kompatibel.

Endoskop-Möglichkeiten erweitert

Bei größeren Bohrungsdurchmessern stößt die heute verfügbare Endoskop-Technik bislang noch an ihre Grenzen. Für große Bohrungen entwickelten die Fraunhofer-Forscher daher einen speziellen Periskop-Kamerakopf. „Dieser integriert eine Zeilenkamera, eine kundenspezifische, am Fraunhofer IIS entwickelte LED-Lichtquelle und eine Seitblick-Optik für die Rundum-Erfassung einer Bohrung von 150 mm Durchmesser im Wandlergehäuse. Mit diesem Periskop, das die Mantelfläche von Bohrungen mit einer 360°-Drehung vollständig erfasst, kann nun eine hochsensitive Defekterkennung auch auf großen Bohrungsdurchmessern realisiert werden“, so Spinnler.

Je nach Werkstück und Prüfaufgabe kann das CapaCam-System mit verschiedenen Sensormodulen ausgerüstet und damit an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Das zugrunde liegende Software-Framework erlaubt eine überlappende Prüfung von Werkstücken in mehreren Prüfstationen, was in der Anlage bei Daimler auch so realisiert wurde. Die Applikations-Software enthält im Kern leistungsfähige Algorithmen zur Oberflächen-Inspektion, die am Fraunhofer IIS entwickelt wurden. Die Architektur der Applikation erlaubt zur Einhaltung kundenseitig vorgegebener Taktzeiten die einfache Skalierung vom Einzel-Rechner bis hin zur parallelisierten Verarbeitung in Rechner-Clustern.

Diese Rechen-Power sorgt dann für die ausreichend schnelle Auswertung aller erfassten Bilddaten, um die Werkstücke vollautomatisch zu sortieren. Im Fall der Wandlergehäuse-Prüfung bei Daimler sind dies zwei Dual-Prozessor-Maschinen mit insgesamt vier Pentium 4-CPUs mit 3,6 GHz. Höhere Kundenanforderung wie z.B. eine halbierte Taktzeit für die Prüfung lassen sich somit problemlos über eine Verdoppelung der Rechneranzahl realisieren. Durch eine simple Änderung einer Konfigurations-Datei könnte eine Anlage dann z.B. mit acht Prozessoren arbeiten. Die Einbindung in die Fertigungslinie wird flexibel über einen standardisierten Industrie-Bus realisiert.

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