Fehlerfreie Oberflächenkontrolle

Mikrodefekte sind keine Bagatellen, wenn es um die absolute Funktionssicherheit von anspruchsvollen kleinen Fertigungsteilen geht. Die hundertprozentige Qualität von vielen ganz unterschiedlichen kleinen Stanz- und Drehteilen muss für die gesamte industrielle Wertschöpfungskette gewährleistet sein.

17. April 2013
Mittels der Helligkeitswerte können die Konturen des Stanzteiles und des eventuellen  Kratzers erfasst werden
Bild 1: Fehlerfreie Oberflächenkontrolle (Mittels der Helligkeitswerte können die Konturen des Stanzteiles und des eventuellen Kratzers erfasst werden)

Beispielsweise müssen die einzelnen vergoldeten Kontaktflächen von Stanzteilen in millionenfachen Stückzahlen eine einwandfreie Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, damit in der folgenden Verarbeitung des Bondprozesses keinerlei Fehler auftreten können.

Kleinste Beschädigungen der stark glänzenden oder diffusen Oberfläche, Verformungen, haftender Schmutz oder auch Schmierfilmrückstände müssen sicher erkannt werden, um fehlerhafte Teile auszuschließen, aber auch um Pseudofehler zu erkennen. Die sichere und dauerhafte elektrische Kontaktierung muss garantiert sein. Für die Qualitätskontrolle mittels Bildverarbeitung bedeutet das Anforderungen, die weit über die allgemeine Bildverarbeitung hinausgehen.

Auch an die Oberfläche von vielen Millionen Drehteilen beispielsweise für die Einspritzsysteme im Automobilbau werden aus Gründen der Dichtheit extrem hohe Anforderungen gestellt. Wenige Mikrometer Abweichung in der Profiltiefe müssen sicher detektiert werden. Das gilt sowohl in der Fläche als auch für zylindrische Mantelflächen.

Einerseits ist höchste Präzision und Zuverlässigkeit zu erfüllen und andererseits muss dies mit hoher Geschwindigkeit erfolgen. Die Qualitätskontrolle großer Chargen im wechselnden Betrieb muss effizient und wirtschaftlich gewährleistet werden. Mit der Integration des patentierten Bildverarbeitungssystems Trevista der SAC GmbH in die Prüfzellen der Produktfamilie VVC der Vester Elektronik GmbH wird der Anwendungsbereich dieser kompletten Systemlösungen erheblich ausgedehnt. Das Bildverarbeitungssystem Trevista ist speziell für komplexe Prüfaufgaben von OBE Ohnmacht & Baumgartner GmbH entwickelt worden. Die Abteilung Bildverarbeitung dieses Unternehmens wurde Anfang 2013 in die SAC GmbH integriert, an dem die beiden Geschäftsführer der Vester Elektronik als Gesellschafter beteiligt sind.

Synergien effektiver Bildverarbeitung

Das eindeutige, störungsfreie und sehr schnelle Detektieren von nur wenige Mikrometer großen Defekten und Verschmutzungen – auf stark glänzenden oder diffus streuenden Oberflächen – ist eine besondere Herausforderung in der Bildverarbeitung.

Mit dem Bildverarbeitungswerkzeug Trevista bestehend aus speziell strukturiert angesteuerter LED-Dombeleuchtung und besonderen Bildverarbeitungsalgorithmen können funktionsrelevante Lage- und Größenbeschreibungen (Topografie) von Beschädigungen eines Bauteiles extrem genau lokalisiert und plastisch dargestellt werden. Aus Kontur, Schattierung und Helligkeitswerten werden die Informationen über die Form von Defekten generiert.

Die Dombeleuchtungen sind verfügbar für Messfelder von 20 bis 200 mm. Vom zu prüfenden Bauteil werden mittels der strukturierten LED-Dombeleuchtung im blitzschnellen Wechsel vier Bilder erfasst. Aus der Schattierung kann die Form des Objektes errechnet werden. Aus den dabei generierten richtungsabhängigen Neigungsbildern in x- und y-Richtung wird extrem schnell das Krümmungsbild erstellt.

Die topografischen Ergebnisbilder werden ergänzt durch eine Texturansicht, welche die Helligkeitswerte der Oberfläche wiedergibt. Mit den unterschiedlichen Ergebnisbildern und deren Überlagerung wird ein Maximum an Information über die Beschaffenheit eines Bauteiles generiert, bis hin zu einer detailreichen topografischen Ansicht der Mikrodefekte.

Diese Arbeitsweise kann sowohl mit Matrixkameras als auch mit Zeilenkameras erfolgen. Bei Endlos-Materialien wie Stanzbändern kann der Vortrieb mit der Zeilenkamera synchronisiert und das daraus gewonnene Bild mit den gleichen Bildverarbeitungsalgorithmen analysiert werden. Das ermöglicht den kontinuierlichen Durchlauf der zu kontrollierenden Stanzbänder mit einer Prüfgeschwindigkeit von bis zu 1000 Teilen/Minute.

Die Trevista-Technologie der Qualitätskontrolle liefert dem Anwender von galvanisierten, polierten, geschliffenen, gefrästen oder gedrehten Bauteilen ein zusätzliches breites Spektrum von sehr genauen und zuverlässigen Prüfaufgaben mit topografischer Auswertung. Das ist auch ein entscheidender Beitrag für die Minimierung von Pseudoausschuss und weitere Senkung der Fehlerquote in den Bereich weniger ppm.

Know-how im kompletten Service

Komplette Systemlösungen zur automatisierten Qualitätskontrolle aus einer Hand und einem Ansprechpartner sind das Erfolgsrezept der Vester Elektronik GmbH. Sie ist bekannt für ihre schlüsselfertigen modular aufgebauten Prüfzellen der Serie Videocheck VVC 610 und VVC 811 zur Qualitätskontrolle von Endlos-Stanz- und Hybridprodukten sowie von kleinen Drehteilen. Neben der bereits bewährten Bildverarbeitungstechnologie können jetzt auch noch zusätzlich die Möglichkeiten der verschiedenen Prüfoptionen von trevista genutzt werden.

Diese modularen Prüfzellen sind in ihrer Gesamtkonzeption ganz auf die Erfordernisse der Kunden für die automatisierte Qualitätskontrolle im Umfeld der Stanz- und Drehteile ausgerichtet. Die PC-basierende Bildverarbeitung der Prüfzellen ist mit modernster Kamera- und Beleuchtungstechnik ausgestattet. Die für unterschiedliche Teile flexibel und schnell umrüstbaren Prüfzellen gewährleisten eine beeindruckende Verarbeitungsgeschwindigkeit bei hohem Durchsatz mit herausragender Zuverlässigkeit in der Prüf- und Sortierfunktion.

Die sichere Detektion feinster Fehler durch das jetzt zusätzlich verfügbare Bildverarbeitungssystem trevista sind der Garant für höchste Präzision im Bereich weniger µm. Einfaches Parametrieren in den Prüfprogrammen und reproduzierbare Einstellungen ermöglichen eine ausgesprochen gute Flexibilität und Rüstfreundlichkeit der Prüfzellen.

Als optimierte Komplettlösung kann die Prüfzelle rasch an die kundenspezifischen Anforderungen angepasst werden. Diese Anlagen bieten ein optimiertes, reibungsloses Zusammenspiel aus Beleuchtung, Optik, Kamera, Schnittstellen, Rechner, BV-Software und integrierte Steuerungsanbindung mit komfortabler Bedienoberfläche. Sie ermöglichen die schnelle Einbindung in Prozesslinien und Anschluss an die Unternehmenskommunikation.

Entsprechend der oft recht komplexen Anforderungen seiner Kunden in der Qualitätskontrolle kann das Unternehmen ein umfassendes Know-how und umfangreiche Erfahrung bieten. Dieses vielschichtige Wissen in der praktischen Prüfarbeit hilft dem Kunden in der Reduzierung von Qualitätskosten, macht ihn flexibler und steigert sein Unternehmensimage.