INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2022

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK BILDVERARBEITUNGSSYSTEME PRÜFEN MECHANISCH BEARBEITETE FLÄCHEN VON MOTORBLÖCKEN DICHTFLÄCHEN SICHER INSPIZIERT Fehlstellen auf Dichtflächen von Motorblöcken können sowohl Leistung als auch Lebensdauer herabsetzen und müssen deshalb zuverlässig erkannt werden. Ein Hersteller von Motorblockteilen in Thüringen setzt zur Prüfung mechanisch bearbeiteter Flächen von Motorblöcken auf Bildverarbeitungssysteme, die selbst unter erschwerten Bedingungen fehlerhafte Stellen identifizieren. 01 Das Bildverarbeitungssystem basiert auf drei Genie Nano-Kameras mit 5 Megapixel Auflösung In den Motorenproduktionen verschiedener deutscher Hersteller werden die zugelieferten Komponenten der Motorblöcke vor der Montage genau kontrolliert. „Werden bei der Kontrolle Mängel festgestellt, so kommt es zu Reklamationen und damit verbunden zu Mehrarbeit beim Zulieferer“, weiß Dietmar Schmidt, Gründer und Geschäftsführer der Lynxfield GmbH. „Schlimmstenfalls kann der Hersteller Zulieferer bei häufig auftretenden Qualitätsmängeln temporär oder sogar komplett sperren, was zu erheblichen Umsatzeinbußen für betroffene Unternehmen führen würde.“ Um dieses Risiko auszuschließen, setzt ein Hersteller von Motorblockteilen in Thüringen seit Kurzem ein Bildverarbeitungssystem von Lynxfield ein und prüft damit die Dichtflächen der zunächst im Aluminium-Guss hergestellten und danach mechanisch bearbeiteten Motorteile. Die zu prüfenden Dichtflächen der Motorblöcke sind mechanisch bearbeitet und werden danach nass gereinigt und getrocknet. „Diese Prozessschritte stellen für die Bildverarbeitung eine besondere Herausforderung dar, weil nicht immer gewährleistet werden kann, dass diese mechanische Bearbeitung vollständig und fehlerfrei erfolgt ist“, erläutert Schmidt. „Zudem können nach der Trocknung noch Reste der Reinigungsflüssigkeit an der Dichtfläche anhaften. Gleichzeitig unterliegt jede Gussform mit der Zeit einer gewissen Abnutzung, was dazu führt, dass sich die Form der zu untersuchenden Dichtflächen immer wieder leicht ändern kann.“ 16 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2021/04 www.industrielle-automation.net

SENSORIK UND MESSTECHNIK FEHLSTELLEN ZUVERLÄSSIG DETEKTIEREN Um den Qualitätsstandards der Hersteller zu entsprechen, müssen Fehlstellen wie Lunker, Bearbeitungsspuren und unbearbeitete Flächen auf den Funktionsflächen zuverlässig erkannt werden. Lunker bis zu einem Durchmesser von 0,3 mm sind für den Endkunden noch zulässig, doch Fehler mit größeren Abmessungen und nicht bearbeitete Dichtflächen muss das Bildverarbeitungssystem identifizieren. Als problematisch bezeichnet Schmidt die eindeutige Unterscheidung zwischen anhaftender Reinigungsflüssigkeit und Lunkern bzw. mechanischen Beschädigungen, da sich diese im Kamerabild sehr ähnlich darstellen. Eine weitere Herausforderung für das System ist nach seinen Worten die genaue maßliche Beurteilung von Lunkergrößen, da diese bisher von den Mitarbeitern der Endkontrolle nur anhand von unkalibrierten Lehren überprüft wurden. „Hinzu kommt die Tatsache, dass die Kunden wissen möchten, ob sich Kratzer auf der bearbeiteten und gereinigten Dichtfläche befinden“, beschreibt Schmidt eine weitere Schwierigkeit. „Diese willkürlichen Kratzer muss die Software von den regelmäßigen Bearbeitungsspuren der mechanischen Fräsbearbeitung der Dichtflächen unterscheiden können, um nicht zu viel Pseudoausschuss zu signalisieren.“ DREI KAMERAS SCANNEN DIE PRÜFTEILE Die umfangreichen Anforderungen des Zulieferers hat Lynxfield mit einem Bildverarbeitungssystem gelöst, das auf drei Genie Nano-Kameras des kanadischen Bildverarbeitungsherstellers Teledyne Dalsa mit 5 MP Auflösung und geeigneten Objektiven mit 12 mm Festbrennweite basiert. Der Einsatz von drei Kameras ist notwendig, um das gesamte Gesichtsfeld der Prüfteile verzeichnungsfrei abbilden zu können. In der Anlage werden die Prüfteile dazu über eine Bewegungsachse unter den Kameras verfahren und auf diese Weise gescannt. Als wesentliche Komponente für die Bildaufnahme nennt Schmidt zudem den Einsatz spezieller Dombeleuchtungen: „Die inspizierten metallischen Bauteile weisen eine hochglänzende und stark reflektierende Oberfläche auf, auf denen Fehlstellen und Unregelmäßigkeiten an den Dicht- und Lagerflächen ohne spezielle Hilfsmittel nur schwer erkennbar sind. Durch geschickte Auswahl der Kameratechnik und der Beleuchtung können diese Stellen jedoch deutlich sichtbar gemacht, in Verbindung mit speziell angepassten Filteralgorithmen und nachfolgenden Plausibilitätsbetrachtungen präzise herausgearbeitet und nach ihrer Größe klassifiziert werden.“ Vor allem die Begutachtung von hochglänzenden Lagerschalen erfordert wegen der speziellen halbrunden Form die Verwendung von Spezialobjektiven und einer leistungsfähigen Bildverarbeitungssoftware, um die Bilddaten aufzubereiten. „Bei der Bildauswertung aller aufgenommenen Kamerabilder greifen wir auf die Software Sherlock von Teledyne Dalsa zurück, die auf einem lüfterlosen Industrie-PC läuft und für eine hochgenaue und objektive Bewertung der Funktionsflächen sorgt“, betont Schmidt. BEWÄHRTE PARTNERSCHAFT Lynxfield beschäftigt sich seit ihrer Gründung im Jahr 2003, damals noch als Polytechnik Schmidt, mit dem Thema Bildverarbeitung und ist als Systemintegrator für Kameratechnik neben der Automotive-Industrie auch in den Bereichen Stahlindustrie, Verpackung, Nahrungsmittel und weiteren Bereichen am Markt tätig. Die Auslegung von Kamerasystemen und die Entwicklung von speziellen Bildauswertungen bezeichnet Schmidt als Kernkompetenz seines Unternehmens. „Wir nutzen dabei etablierte Bildverarbeitungsbibliotheken, entwickeln darüber hinaus aber auch ein eigenes Graphic User Interface, um zum Beispiel die mit Sherlock erstellte Bildauswertung für den Anwender bedienerfreundlich zugänglich zu machen. So schaffen wir auch eine Schnittstelle zur gesamten Anlagensteuerung bzw. zur laufenden Qualitätssicherung unserer Kunden durch eine lückenlose Speicherung der aufgenommenen Bilddaten und der Ergebnisse der Software für jedes Bild.“ Die Zusammenarbeit mit Teledyne Dalsa hat Lynxfield in den vergangenen Jahren immer weiter intensiviert, so Schmidt: „Die Software Sherlock setzen wir verstärkt seit 2010 ein und haben unser Wissen über die einzelnen Tools dieser leistungsfähigen Bibliothek immer weiter vertieft.“ Auch die Kameras des kanadischen Herstellers wurden dabei immer wichtiger: Nach anfänglich noch vereinzelten Anwendungen von Kameras der Genieund Genie Nano-Serie setzt Schmidts Unternehmen aufgrund der positiven Erfahrungen in den letzten Jahren zunehmend auf Teledyne Dalsa als Partner für die Bildverarbeitung. SCHLÜSSELKOMPONENTEN AUS EINER HAND In der Anlage zur Inspektion der Motorblöcke war daher nach eingehenden Voruntersuchungen und dem Vergleich verschiedener Aufnahme- und Auswerteoptionen schnell klar, dass die wesentlichen Bildverarbeitungskomponenten wieder von Teledyne Dalsa kommen. „Neben der Lieferung der Hardware hat uns Teledyne Dalsa zudem kompetent bei der Programmierung sowie bei Die inspizierten metallischen Bauteile weisen eine hochglänzende und stark reflektierende Oberfläche auf, auf denen Fehlstellen und Unregelmäßigkeiten an den Dicht- und Lagerflächen ohne spezielle Hilfsmittel nur schwer erkennbar sind. Durch geschickte Auswahl der Kameratechnik und der Beleuchtung können diese Stellen jedoch deutlich sichtbar gemacht werden. Dietmar Schmidt, Gründer und Geschäftsführer der Lynxfield GmbH www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2021/04 17