Robotergeführtes Prüfsystem

Sind alle Schrauben fest?

An Flugzeugrumpfschalen und Turbinen befinden sich unzählige Anbauteile, Schrauben und Nieten. Die korrekte Montage überprüfen Werker bislang manuell – eine ermüdende Aufgabe, bei der leicht Fehler übersehen werden. Forscher des Fraunhofer IFF haben hierfür ein automatisiertes Prüfsystem vorgestellt, das Bauteile mit CAD-Daten vergleicht.

Prüfroboter bei der Vollständigkeitsprüfung einer Flugzeugrumpfschale. (Foto: Fraunhofer IFF)

Passagierflugzeuge sind meist individuelle Einzelstücke – so wie andere Investitionsgüter, etwa Sondermaschinen. Jede Fluggesellschaft legt Wert auf eine individuelle Innenausstattung und lässt die Flieger an spezielle Bedürfnisse anpassen. Anzahl der Sitzreihen, Komfortausstattung, Monitore, Gepäckfächer, Lüftungsanlagen – alles wird nach Wunsch eingebaut. Dies führt zu einer individualisierten Produktion mit Tausenden Klein- und Kleinstelementen. Das macht die Montage und anschließende Qualitätskontrolle schwierig. Die Werker entnehmen bislang die Vorgaben dafür aus Papierunterlagen und gleichen manuell Teil für Teil ab. Bei dem A380 beispielsweise ist die Zahl der zu prüfenden Teile enorm – bis zu 40.000 Nieten halten jede der zwanzig Rumpfschalen eines Flugzeuges zusammen. 2.500 Anbauteile müssen jeweils auf Richtigkeit überprüft werden. Die Fehlerkontrolle ist aufwendig, eine nachträgliche Korrektur mitunter sehr teuer.

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Künftig erhalten die Werker Unterstützung bei der Fehlerkontrolle; ein automatisches Prüfsystem spürt die Fehler im Montageprozess auf. Es kommt vom Fraunhofer IFF im Auftrag des Flugzeugbauers Premium Aerotec. Die Technologie wurde in ersten Pilotsystemen in der Praxis getestet, wo sie alle montierten Anbauteile und Fügeverbindungen an Flugzeugrumpfschalen selbstständig prüft. Das System besteht aus einem Roboterarm mit Sensorkopf, der mit Bildsensoren und 3D-messenden Sensoren ausgestattet ist und automatisch alle relevanten Prüfmerkmale – das sind zwischen 1.000 und 5.000 Stück – an den Rumpfschalen abfährt. Von allen Positionen erzeugt er zuverlässig hochauflösende Messdaten über den Montagezustand der realen Anbauteile. Die dafür benötigten Informationen entnimmt das System den vorliegenden 3D-CAD-Daten für die Rumpfschale. Sie geben das Soll-Ergebnis vor und beinhalten zugleich alle Koordinaten der Prüfpositionen. Hieraus erstellt das System zugleich virtuelle Messdaten der Prüfmerkmale in Form von synthetischen Bildern und 3D-Punktwolken. Jede Fügeverbindung und jedes einzelne Anbauteil ist darin exakt repräsentiert.

Während der Prüfung überlagert das System die realen Messdaten mit den virtuellen Vorgaben. Bildausschnitt und Aufnahmewinkel berücksichtigt es automatisch. Passen beide Messdaten zueinander, sind die darauf abgebildeten Bauteile also richtig montiert, markiert das System die Bauteile virtuell mit Grün als fehlerfrei. Findet es Unstimmigkeiten, werden sie rot markiert, bei Unklarheiten gelb. In einem Prüfprotokoll kann der Werker sich verschiedene Auswertungen anzeigen lassen. Das System liefert den Bedienern Fotos der Bauteile sowie die Koordinaten, so dass sie das zu überprüfende Bauteil schnell wiederfinden. Dieses digitale Prüfsystem ist zuverlässiger und schneller als eine manuelle Kontrolle und analysiert Volumen bis elf mal sieben mal drei Meter. Es hilft auch dabei, Fehler langfristig zu vermeiden: Fehler werden in eine Datenbank eingespeist, wo analysiert wird, ob sie lediglich einmalig aufgetreten sind oder ob sie sich wiederholen.   pb

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