Quality Engineering 04.18

:: Titelthema
Inspektion komplexer 3D-Bauteile innerhalb von Sekunden
Roboter prüft
Oberflächen
mit KI
Ein neues Inspektionssystem des Polymer Competence Center Leoben (PCCL)
ermöglicht es erstmals, strukturierte oder hochglänzende 3D-Bauteile mit großen
Freiformflächen inline einer Vollprüfung zu unterziehen. Für 1.200 mm lange Bauteile
braucht das System nur vier Sekunden.
Der Autor
Priv.-Doz. Dr.
Dieter P. Gruber
Head of Research Robot
Vision and Artificial
Intelligence
PCCL – PolymerCompetence
Center Leoben
www.pccl.at
Bisher galt es als nahezu unlösbare Aufgabe, große Freiformflächen
bildgebend zu erfassen. Aber gerade daran
hängt sehr viel. In der Kunststoffverarbeitung mit ihren
hohen Durchsätzen und Zykluszeiten etwa ist der
Mensch nicht in der Lage, eine belastbare visuelle Kontrolle
durchzuführen. Ähnliches gilt noch für viele andere
Branchen. Milliardenumsätze hängen vom visuellen
Qualitätseindruck ab, den Produkte bei potenziellen
Kunden hinterlassen – insbesondere Automobile sowie
Geräte aus der Unterhaltungselektronik und dem
Home-Care-Bereich. Erschwerend kommt hinzu, dass
Menschen einen Fehler auf Sichtbauteilen anders wahrnehmen
als ein nüchternes Analysesystem ihn bewerten
würde.
Während der Produktion ist eine zuverlässige manuelle
Sichtprüfung von komplexen 3D-geformten oder
strukturierten Sichtoberflächen nicht möglich. Die subjektive
Natur einer manuellen Beurteilung und der Zeitdruck
führen unweigerlich zu übersehenen Fehlern und
auch zu falschem und damit teurem Ausschuss von
Gutteilen. Um den Verkauf mangelhafter Teile unter allen
Umständen zu vermeiden, wird zuweilen ein Ausschuss
von bis zu 80 % der produzierten Teile in Kauf genommen.
Für die Industrie verursacht dies untragbare
Kosten. Zudem hat die Forderung nach „Null-Fehler-
Produktion“, ausgelöst durch Reklamationen und Komponenten-Rückruf,
einen enormen Aufwand zur Folge.
Da das Einsparpotenzial durch eine automatisierte
Inspektion allein in Europa bei 10 bis 20 Mrd. Euro liegt,
verwundert es nicht, dass die Nachfrage nach einem
entsprechenden System für frei-geformte 3D-Bauteilen
groß ist. Gefragt ist ein Inspektionskonzept, das mit Hilfe
von künstlicher Intelligenz eine automatisierte, reproduzierbare
und menschenähnliche Prü fung der
Oberfläche komplexer 3D-Bauteile bietet. Bislang war
ein solches Qualitätssicherungssystem, das eine vollständige,
fertigungsintegriete Prüfung ermöglicht,
nicht verfügbar – die Aufgabenstellung galt vor allem
bei großen 3D-Flächen als zu kompliziert.
Am PCCL, dem größten Kunststoffforschungszentrum
Österreichs, wurde jedoch bereits vor Jahren nachgewiesen,
dass die Prüfung von 3D-Kunststoffkomponenten
in Echtzeit während der Produktion möglich ist.
Nun hat die darauf aufsetzende Technologie-Entwicklung
ihr Ziel erreicht: Ein am PCCL entwickeltes, neues
Inspektionsverfahren ermöglicht es erstmals, komplex
geformte 3D-Sichtteile inline zu prüfen.
Mehrere Vision-Systeme im Einsatz
Dieses weltweit erste, industrietaugliche Oberflächen-
Inspektionskonzept für eine Vollprüfung von großen,
komplex geformten Kunststoffbauteilen arbeitet mit
einer Kombination aus mehreren, verschiedenen Machi-
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