3D-Bildverarbeitung

Höheninformationen als wichtiger Schlüssel in der Qualitätssicherung

| Autor / Redakteur: Kamillo Weiß * / Gerd Kucera

Bild 1: Mit dem neuen modularen 3D- und 2D-Multi-Kamera-Bildverarbeitungssystem und der Designer Software erhält der Anwender eine komplette Entwicklungsumgebung zum Konfigurieren von Bildverarbeitungsaufgaben, Verwalten der Werkkommunikation und Erstellen einer Laufzeit-Benutzeroberfläche.
Bild 1: Mit dem neuen modularen 3D- und 2D-Multi-Kamera-Bildverarbeitungssystem und der Designer Software erhält der Anwender eine komplette Entwicklungsumgebung zum Konfigurieren von Bildverarbeitungsaufgaben, Verwalten der Werkkommunikation und Erstellen einer Laufzeit-Benutzeroberfläche. (Bild: Cognex)

Muss ein Hersteller für Produktfehler haften, sind die Folgen für ihn oft fatal: Gewinnbelastung, Image-Verlust, Schadenersatz. Industrielle Bildverarbeitung sichert die Fertigungsqualität auf hohem Niveau.

Rückrufaktionen sind das Horrer-Szenarium eines jeden Unternehmens. Das ist nicht nur eine teure wirtschaftliche Angelegenheit, sondern hat auch viele andere Auswirkungen wie etwa die erhebliche Schädigung des Firmen- bzw. Marken-Images und des Vertrauens der Kunden.

Ein Reifenproduzent musste im Jahr 2000 über 14 Mio. seiner Pneus zurückrufen. Schaden: rd 3 Mrd. $ Kosten und die Schließung eines Werks. Im vergangenen Jahr rief ein Autobauer über 6 Mio. seiner Fahrzeuge in die Werkstatt. Woran liegt es, dass Rückrufaktionen eher zunehmen, obwohl ständig neue Methoden und Technologien entwickelt werden, um Arbeitsvorgänge zu verbessern und zu beschleunigen?

Durch sehr komplexe und anspruchsvolle Elektronik, die in Produkten verbaut werden, steigt die durch Programmierfehler entstehende Störungsmöglichkeit der Maschinen. Nachfragemächtige Abnehmer setzten Zulieferer unter starken Kostendruck, worunter die Qualität der Produkte leiden kann. Unternehmen stehen auch unter dem Druck, ständig neue Modelle ihrer Produkte auf dem Markt zu etablieren. Schneller Modellwechsel kann zur Folge haben, dass wenig Zeit zur Entwicklung und Konstruktion vorhanden ist. Nicht selten offenbaren sich Fehler erst im Gebrauch. Intelligente Bildverarbeitung kann versteckte Fehler frühzeitig aufdecken.

Das präzise und schnelle Erfassen von Höheninformationen ist dazu in der ganzen Vielseitigkeit ein wichtiger Schlüssel, um in der Qualitätskontrolle, Inspektion, Vollständigkeitskontrolle, Identifikation und im gesamten Logistikbereich die Prozesse sicherer zu gestalten und zu optimieren. Mit dem absolut sicheren Erkennen von 3D-Defekten lassen sich fehlerhafte Produkte rechtzeitig aussortieren und die Prozesse im Idealfall in Echtzeit nachhaltig beeinflussen.

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Um das zu ermöglichen hat der Branchenkenner Cognex eine modular aufgebaute kompakte Komplettlösung entwickelt. Mit diesem robusten System sind anspruchsvolle 3D- und 2D-Multi-Kamera-Anwendungen realisierbar. 3D-Sensoren wie beispielsweise die DS-1000-Serie haben dazu umfangreiche Funktionen und sind einfach zu installieren. Durch eine Systemarchitektur mit aufeinander abgestimmter Hard- und Software entsteht eine Lösung für hohe Anwendungsflexibilität, einfache Installation und Wartung. Damit kann der Anwender auch eine bestehende Applikation jederzeit erweitern.

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In der Bauteilefertigung, der Montage und vielen anderen Herstellungsbereichen muss die 3D-Inspektion zahlreiche Einzelheiten detektieren, die mit der 2D-Inspektion kaum zu bewältigen sind. Das sind etwa Vollständigkeit von Baugruppen und Unterbaugruppen, geometrisch korrekte Oberflächen ohne Defekte, sauber ausgeführte Aussparungen, Inline-Prüfungen von Perforationen und Maßhaltigkeit von 3D-Bauteilen oder Profilen. In der Lebensmittelindustrie müssen die Behältnisse in ihrer Geometrie eine glatte Oberfläche (ohne Eindellungen) aufweisen; die Dichtheit am verschweißten/geklebten Verschluss muss durch einheitliche Oberfläche nachgewiesen werden.

In der Elektronikfertigung müssen die Bauteile ohne Verkanten und Deformation von Kontakt-Pins auf der Platine exakt positioniert sein, da sonst im anschließenden Lötprozess Kontaktprobleme auftreten könnten. Auch sind Prüfungen von erhabenen oder vertieften Zeichen auf korrekte Ausführung und Positionierung am Bauteil Pflicht. Auf glänzenden oder schwarzen Oberflächen muss die OCR-Schrift überprüft und absolut sicher lesbar sein.

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Im Anwendungsbereich der Verpackung und dem Versandhandel müssen am schnell laufenden Fließband die nicht positionierten variierenden Päckchen und Pakete in ihrem Volumen sehr schnell erfasst werden, denn das Durchsatzvolumen bestimmt die Versandkosten. Darüber hinaus lassen sich mit diesen Daten auch die weiteren Kapazitätsplanungen beim Abpacken, bei der Palettierung bis hin zur Beladung von LKWs und Containern optimieren. Während der Handhabung gilt es mit dem „Griff in die Kiste“ oder vom Förderband die unsortierten Teile präzise aufzunehmen. Und in der automatisierten Montage muss das Bauteil exakt im Raum positioniert werden.

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