Inline-Qualitätsprüfung mit integrierter 2D- und 3D-Vision

3D-Bildverarbeitung stellt Raumdaten für das Handling, die Positionierung und die Montage per Roboter bereit. Beim Einbau von Windschutzscheiben ermitteln Sensoren die Lage und Ausrichtung der Fahrzeugöffnung.
3D-Bildverarbeitung stellt Raumdaten für das Handling, die Positionierung und die Montage per Roboter bereit. Beim Einbau von Windschutzscheiben ermitteln Sensoren die Lage und Ausrichtung der Fahrzeugöffnung. – Bild: LMI Technologies GmbH

Für OEMs und Tier-1-Zulieferer besteht die Herausforderung darin, den Durchsatz hoch zu halten, während sie die Abdeckung der Prüfung steigern und Ausschuss, Nacharbeit sowie Gewährleistungsrisiken reduzieren. Klassische Offline-Prüfungen, manuelle Messungen und stichprobenartige Kontrollen bleiben wichtig, bieten aber keine lückenlose Sicht auf jedes gefertigte Bauteil. Wenn die Fertigung automatisierter wird, muss die Prüfung Schritt halten. Sie muss inline, berührungslos und schnell genug arbeiten, um verwertbare Daten im Produktionstakt zu liefern. Das fördert den Einsatz intelligenter 2D- und 3D-Vision-Systeme, die Messdaten direkt an der Edge erfassen, verarbeiten und auswerten.

Kombination von 2D-Kontrast und 3D-Geometrie

2D- und 3D-Bildverarbeitung liefern ergänzende Daten. 2D-Systeme analysieren Kontrast, Farbe, Markierungen, Schriftzeichen, Barcodes, Oberflächenbild und das Vorhandensein von Komponenten. Die 3D-Messtechnik erfasst Höhe, Form, Ausrichtung, Volumen, Topologie und geometrische Maße. In der Automobilinspektion werden zunehmend beide Verfahren benötigt. Bei der Batteriemontage kann die Maßprüfung einer Schweißnaht oder Kleberaupe neben der Identifikation und Oberflächenprüfung erforderlich sein. Bei der Karosseriemontage können Spalt- und Bündigkeitsmessungen mit der Merkmalserkennung kombiniert werden, während Robotersysteme für die Steuerung und Überprüfung auf genaue räumliche Daten angewiesen sind. Bisher benötigten Betriebe dafür separate Kameras, 3D-Sensoren, Industrie-PCs, Software und komplexe Integrationen. Neue Vision-Architekturen verlagern Erfassung, Verarbeitung, Messung und Entscheidung an die Edge. Das reduziert externe Rechner und ermöglicht eine direkte Kommunikation mit SPS, Robotern und Produktionsnetzwerken.

Anwendungen von Antriebsstrang bis Batteriezelle

Ein möglicher Einsatzbereich der Technik ist die Herstellung von Antriebssträngen. Diese verlangt eine wiederholbare Kontrolle von Getrieben, Gehäusen, Ventilen, Dichtflächen und anderen Komponenten. Bei der RTV-Dichtungsprüfung erfassen 3D-Laserprofilsensoren laufend Position, Breite, Höhe, Volumen sowie die Kontinuität der Raupe. Fehlendes Material, abweichende Raupenmaße und lokale Fehlstellen lassen sich vor nachfolgenden Montageschritten identifizieren. Auch die Batterieherstellung erweitert den Einsatz automatisierter Messtechnik in immer mehr Bereichen. Die Anwendungen reichen von der Ausrichtung von Elektroden und Bauteilen über Zellmaße, Schweißgeometrie und Steckerpositionierung bis hin zur Dosierung von Kleb- und Dichtmitteln, der Vermessung von Gehäusen und der Oberflächenprüfung.

Der Weg zur skalierbaren Vision-Architektur

Diverse Anwendungen im Automobilbau benötigen spezifische Sensortechnologien. 2D-Smartkameras werden für OCR, Barcode-Lesen, Oberflächeninspektion, Merkmalserkennung und KI-Fehlererkennung eingesetzt. Laser-Profilsensoren ermöglichen hochauflösende 3D-Messungen von Spalt und Versatz, Kleberaupen, Schweißnähten und Geometrie. Snapshot-Sensoren erfassen 3D-Flächen für Robotersteuerung, Montageverifikation und großflächige Messaufgaben. LMI Technologies bietet für diese Aufgaben die Gocator-Smart-Sensor-Familie und der GoPxL-Softwareplattform zur Qualitätsprüfung. Die 2D-Smartkameras der Produktfamilie verbinden industrielle Bildverarbeitung mit integrierter Rechenleistung für traditionelle sowie KI-basierte Inspektionen. Dazu zählen OCR, Barcodes lesen, Merkmalsmessung, Anwesenheitsprüfung und Defekterkennung. Die 3D-Laserprofilsensoren erzeugen präzise Oberflächenprofile für die Längen- und Geometriemessung von Fahrzeugteilen, Baugruppen, Klebstoffen, Schweißnähten sowie Oberflächenstrukturen. Die 3D-Snapshot-Sensoren erfassen 3D-Bereiche, ohne dass eine Bewegung entlang einer Laserlinie erforderlich ist. Sie bieten die Voraussetzungen für Roboterführung, Positionierung, Montageprüfung und große Messfelder.

Neue Sensorik übernimmt zahlreiche Klassifizierungsaufgaben in der Automobilindustrie.
Neue Sensorik übernimmt zahlreiche Klassifizierungsaufgaben in der Automobilindustrie. – Bild: LMI Technologies GmbH

Radausrichtung mit nur einem Sensor

Die neue Gocator-7500-Serie bringt 3D-Snapshot-Sensorik in großflächige Prüfaufgaben der Fahrzeugfertigung. Die Verknüpfung aus Stereo-Vision, strukturierter LED-Beleuchtung und interner GoPxL-Datenverarbeitung kann Anwendungen vereinfachen, die früher viele vernetzte Profilsensoren erforderten. Die Radausrichtung ist dafür ein Paradebeispiel: Herkömmlich braucht man zwölf synchronisierte Laserprofilsensoren, also drei je Rad. Dieselbe Aufgabe lösen jetzt vier 7500-Sensoren, einer pro Rad. Das verringert Hardware, Verkabelung, Netzwerk, Kalibrieraufwand, Integration und Wartung bei vollständiger 3D-Abdeckung. Für alle Technologien dient GoPxL als Umgebung zur Sensorkonfiguration, Datenverarbeitung, Prüflogik, Visualisierung und Anbindung an Produktionssysteme. Die Software unterstützt bei der Skalierung der Inspektion über Stationen, Abläufe und Produktionslinien hinweg.

Von der Inspektion zur Prozesssteuerung

Der Nutzen von Inline-Bildverarbeitung geht weit über das Ersetzen manueller Prüfungen hinaus. Erfasst man Messwerte direkt in der Fertigung, lassen sich Abweichungen früher erkennen. Fehlerhafte Bauteile werden aussortiert, bevor weitere Wertschöpfung erfolgt. Zudem zeigen Messwerttrends Veränderungen bei Werkzeugen, Dosierung, Schweißen, Positionierung und weiteren vorgelagerten Prozessen auf. Edge-Verarbeitung reduziert zudem den Infrastrukturaufwand. Die Abhängigkeit von separaten Industrie-PCs, Betriebssystemen, Treibern und weiterer Hardware sinkt. Für globale Automobilhersteller lässt sich die Prüfarchitektur dadurch leichter auf verschiedene Maschinen, Linien und Werke übertragen. Die Messumgebung bleibt dabei stets einheitlich.



  • KI-gestützte Verfahren verbessern Molekülforschung

    KI-gestützte Verfahren verbessern Molekülforschung

    Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS startet gemeinsam mit der Universität Augsburg im Rahmen des Munich-Quantum-Valleys das Projekt KID-QC^2. Ziel ist es, durch die Erforschung von Methoden der künstlichen Intelligenz…

    mehr lesen: KI-gestützte Verfahren verbessern Molekülforschung

  • Microsoft macht NRW zur KI-Region

    Microsoft macht NRW zur KI-Region

    Als Teil seines milliardenschweren Investitionspakets will Microsoft im Rheinischen Revier Rechenzentren errichten und mit einer KI-Qualifizierungsoffensive rund 100.000 Menschen in NRW erreichen.

    mehr lesen: Microsoft macht NRW zur KI-Region

  • Die Digitalisierung schreitet voran, vor allem in China

    Die Digitalisierung schreitet voran, vor allem in China

    Das Industrie 4.0 Barometer 2024 von MHP und der LMU München zeigt die deutliche Unterschiede zwischen China und dem Rest der Welt auf. Besonders beim Einsatz von KI haben chinesische…

    mehr lesen: Die Digitalisierung schreitet voran, vor allem in China

  • USA hinsichtlich KI in Front, Deutschland auf Rang 2

    USA hinsichtlich KI in Front, Deutschland auf Rang 2

    Zwar verzeichnet das Deutsche Patent- und Markenamt deutlich mehr Patentanmeldungen im KI-Bereich als noch vor 5 Jahren. Im Ländervergleich liegt Deutschland hier jedoch hinter den Vereinigten Staaten auf dem 2.…

    mehr lesen: USA hinsichtlich KI in Front, Deutschland auf Rang 2

  • Automatisierungsbranche investiert weiter in Europa

    Automatisierungsbranche investiert weiter in Europa

    Laut einer aktuellen Horvath-Studie unter Automatisierungsunternehmen mit mindestens 100 Millionen Euro Jahresumsatz aus Deutschland, Europa und Nordamerika konzentrieren sich die Investitionen der Branche auf neue Produkktionsanlagen in der Nähe des…

    mehr lesen: Automatisierungsbranche investiert weiter in Europa

  • IÖW empfiehlt Gründung einer CDR-Allianz

    IÖW empfiehlt Gründung einer CDR-Allianz

    Unternehmen müssen im Zuge der Digitalisierung auch ethische, soziale und ökologische Auswirkungen berücksichtigen und managen. Hier rät das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) zur Gründung einer Allianz aus Politik, Verbänden…

    mehr lesen: IÖW empfiehlt Gründung einer CDR-Allianz

  • Forscherinnen bringen Pilze zum Klingen

    Forscherinnen bringen Pilze zum Klingen

    Ein Team des Fraunhofer IWU will Pilzmyzel als Werkstoff für Transmissionline-Lautsprecher nutzbar machen. Das Material soll zunächst per 3D-Druck verarbeitet und dann im Wachstum beeinflusst werden. Erste Ergebnisse erscheinen vielversprechend.

    mehr lesen: Forscherinnen bringen Pilze zum Klingen

  • B2B-Messe beleuchtet XR- und Metaverse-Strategien

    B2B-Messe beleuchtet XR- und Metaverse-Strategien

    Anfang April stehen Extended Reality und das Metaverse auf der XR Expo im Mittelpunkt. Die B2B-Messe im Stuttgarter Haus der Wirtschaft bietet neben einer Fachausstellung auch verschiedene Workshops und Vorträge.

    mehr lesen: B2B-Messe beleuchtet XR- und Metaverse-Strategien

  • Tim Srock wird Geschäftsführer von Lobster

    Tim Srock wird Geschäftsführer von Lobster

    Zuletzt war Tim Srock CEO der Siemens-Tochter Mendix. Nun übernimmt er das Ruder beim No-Code-Spezialisten Lobster.

    mehr lesen: Tim Srock wird Geschäftsführer von Lobster

  • Cyberbedrohungen auf Rekord-Niveau

    Cyberbedrohungen auf Rekord-Niveau

    2023 blockierte Trend Micro mehr als 161 Milliarden Cyberbedrohungen weltweit – 10 Prozent mehr als im Jahr zuvor und fast 107 Milliarden mehr als noch vor fünf Jahren.

    mehr lesen: Cyberbedrohungen auf Rekord-Niveau

  • Deutsche Unternehmen melden wieder mehr Erfindungen an

    Deutsche Unternehmen melden wieder mehr Erfindungen an

    Die Zahl der Patentanmeldungen beim Deutschen Patent- und Markenamt ist im Jahr 2023 gestiegen. Größere Anstiege zeigten sich bei den Digitaltechnologien und bei der Elektromobilität.

    mehr lesen: Deutsche Unternehmen melden wieder mehr Erfindungen an

  • Automatisierungspotenzial steigt auch in Expertenberufen

    Automatisierungspotenzial steigt auch in Expertenberufen

    Auch hochqualifizierte Beschäftigte bekommen die Digitalisierung zu spüren. Laut einer Untersuchung des IAB steigt der Anteil automatisierbarer Tätigkeiten in diesen sogenannten Expertenberufen besonders stark.

    mehr lesen: Automatisierungspotenzial steigt auch in Expertenberufen