klar im Cockpit - GIT Verlag

A u t o m A t i o n
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Abb. 3: Bildaufnahme
derselben IO­Teile
wie in Abbildung 1
mit neuem Beleuchtungskonzept.
tungssystem kam die NeuroCheck-Power-
Box mit Pentium 4-Prozessor, Windows
XP Professional, IEEE 1394-Schnittstelle
und einer Profibus-Interfacekarte für die
Prozesskommunikation zum Einsatz. Alle
Komponenten wurden in ein Umgehäuse
mit Peltierkühlelement eingebaut.
Die Prüfprogrammstruktur gliedert
sich in verschiedene Einzelaufgaben und
wurde auf Basis der Premium-Edition
der parametrierbaren Standardsoftware
NeuroCheck, Version 5.1, erstellt. Die
entwickelten Prüfprogramme bestehen
aus verschiedenen Einzelprüfungen in
hierarchischer Struktur mit mehreren
sequenziell aneinander gereihten Prüfschritten.
Die Software stellt sowohl Entwicklungs-
als auch Laufzeitumgebung
unter einer Oberfläche zur Verfügung.
Die Prüfprogramme sind dadurch jederzeit
direkt am System erweiterbar. Sie
werden aus verschiedenen Bibliotheksfunktionen
graphisch-interaktiv zusammengestellt
und parametriert. Eine Programmierung
des Systems ist hierzu
nicht erforderlich.
Die Bildaufnahme erfolgt im Blitzbetrieb
der digitalen FireWire-Kamera. Über deren
Flash-Ausgang und mit Hilfe eines
Blitzmoduls wird die Beleuchtung im Moment
der Bildaufnahme und nur für die
Dauer der eingestellten Kamera-Shutterzeit
aktiviert. Diese Betriebsart erhöht die
Lebensdauer der LED-Beleuchtung und
gestattet es zusätzlich, diese mit einer höheren
Lichtleistung zu betreiben, um
Fremdlichteinflüsse zu reduzieren.
Nach einer im ersten Schritt erfolgten
Lageerkennung des Bauteiles im Bild erfolgt
die Bildvorverarbeitung für die Kratzer-
und Mackenerkennung. Durch Anwenden
von kombinierten Filterverfahren
werden die relevanten Strukturen herausgearbeitet.
Die feine Oberflächenstruktur
des Schliffbildes wird hierbei unterdrückt.
Gerade bei schmalen langen Objekten
besteht die Gefahr, dass nicht die gesamte
Länge zusammenhängend erzeugt werden
kann. Aus diesem Grund wurde in
dieser Aufgabe eine Funktion verwendet,
die eine Verbindung von benachbarten
Objekten gestattet. Durch die intelligent
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eingesetzte Vorverarbeitung reduziert
sich die komplexe Aufgabenstellung letztendlich
auf die Bewertung von dunklen
Objekten, die sich von der hellen Oberfläche
abheben. Die Merkmale für die Beurteilung
sind Kontrast, Flächen, Achsenlängen
und Forminformationen.
Für den zweiten Aufgabenteil, die Erkennung
von Ausbrüchen an der Außenkontur,
wird das bereits vorverarbeitete
Bild verwendet und die Welligkeit der
Originalkontur zu einem dynamisch erzeugten
Ausgleichskreis berechnet.
Rückschlag …
� Abb. 2: Grauwertschwankung
von
IO­Teilen in Abhängigkeit
des
Werkzeugzustandes
Die Inbetriebnahme und Testphase anhand
vorliegender Fehler- und Serienteile
zeigte, dass die Aufgabe sicher gelöst werden
kann. Mit Anlauf der Serienfertigung
wurden die Teile zur Kontrolle noch zusätzlich
per manueller Sichtprüfung gegen
geprüft. Anfangs konnten die Ergebnisse
der Testphase bestätigt werden. Zur
Überraschung aller Beteiligten ändert
sich das Aussehen der Teile jedoch nach
Tagen schleichend und erhöhte die Fehlerquote
des Bildverarbeitungssystems.
Untersuchungen ergaben, dass sich das
Aussehen der Oberfläche je nach Zustand
der Schleifscheibe grundlegend ändert.
Der Grauwert der IO-Fläche variiert zwischen
ca. 20–255, je nach Zustand des
Werkzeugs. Nachdem die Scheibe wieder
abgerichtet wird, ist die Oberfläche der
Teile wieder wie erwartet hell – direkt vor
dem Abrichten war diese noch dunkel.
Die Problematik, die sich hier aufzeigt,
scheint auf den ersten Blick unlösbar. Die
bisher dunklen Fehlstellen gehen in der
Oberfläche unter.
„Herausforderungen annehmen und
Lösungen finden sind ein Grundsatz für
die Ingenieure der NeuroCheck-Applikationsabteilung“,
beschreibt Dirk Zinnäcker,
Leiter der Applikationsabteilung,
das Firmen-Motto bei der Projektbearbeitung.
Ein neuartiges Beleuchtungskonzept
war erforderlich, um den auftretenden
Effekt ausgleichen zu können. In
einem Brainstorming sind die Erfahrungen
der Mitarbeiter zusammengefasst
und verschiedene Möglichkeiten erörtert
worden. Das Ergebnis ist ein
Beleuchtungssystem, das durch Verwendung
von Kombinationen unterschiedlicher
Beleuchtungen die Helligkeitsunterschiede
kompensieren kann.
Für die Lösung der Aufgabe werden direkt
aus dem Prüfprogramm heraus verschiedene
Beleuchtungen ausgewählt und
geblitzt von der Kamera aufgenommen.
Die Blitzansteuerung erfolgt über den
Flash-Ausgang der Kamera mit Hilfe eines
Blitzmoduls. Die jeweilige Beleuchtung
wird im Moment der Bildaufnahme und
nur für die Dauer der eingestellten Kamera-
Shutterzeit aktiviert. Um die jeweils
optimale Helligkeit der Bildaufnahme in
jeder Beleuchtungssituation zu erreichen,
wird eine Umsteuerung der Kameraparameter
aus dem Prüfprogramm heraus
im laufenden Betrieb vorgenommen.
Die erforderlichen Änderungen der
bisherigen Auswertestrategie wurden
durch die einfach zu bedienende Soft-
� Abb. 4: System zur Oberflächeninspektion
geschliffener Bauteile
� Abb. 5: Prüfprotokoll direkt aus
dem System heraus