3D-Vermessung

Genaues Bild gemacht

3D-Bildverarbeitung für Automobilfertigung
In-line Vermessung von Anschweißbolzen und Haltern.
In der Fahrzeugfertigung ist Qualität bei höchster Flexibilität und niedrigen Kosten an vorderster Stelle gefragt. Als wesentliches Kriterium gilt dabei die hohe Maß- und Passgenauigkeit im Karosseriebau. Isra Vision stellt ein abgestimmtes Produktportfolio mit 3D-Bildverarbeitungssystemen zur Verfügung, das für den stationären oder mobilen Einsatz sowie für die Spalt- und Bündigkeitsmessung ausgelegt ist.

Hohe Qualitätsstandards werden nur dann erreicht, wenn innovative Mess- und Prüfmethoden für die Qualitätssicherung eingesetzt werden. Isra Vison bietet ein komplettes Portfolio an Systemen der industriellen Bildverarbeitung, die insbesondere Roboterführung und Qualitätssicherung innerhalb aller Prozessstufen der Automobilfertigung von der Pressenstraße über den Karosseriebau, die Lackiererei bis hin zur Endmontage des Fahrzeuges übernehmen. Für unterschiedliche Anforderungen stehen dabei verschiedene Sensoren zur Verfügung. Für die Auswertung wird auf Standard-Hardware zurückgegriffen. Entsprechend des dabei zum Einsatz kommenden LED-Projektionsverfahrens werden mehrere Linien auf das zu messende Objekt projiziert. Im Gegensatz zu Systemen mit einer Linie, die oft auf teurer Lasertechnik basiert, ist mit den so gewonnenen Daten eine komplette und robuste 3D-Oberflächennachbildung möglich.

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Als Messinformationen dienen markante Objektmerkmale wie Formkanten, Flächenpunkte, Flächenprofile sowie verschieden ausgeprägte Lochmerkmale. Ohne die Mehrlinienprojektion sind für die Kontrolle mehrerer Parameter an einem Produkt auch mehrere Messsysteme notwendig. Die Isra-Systeme bieten aufgrund der Kombination aus Mehrlinien- und LED-Flächenprojektion Flexibilität, Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Sie verbinden die exakte Ortsbestimmung beliebig geformter Flächen mit der Möglichkeit präziser 3D-Messungen bei kürzester Inbetriebnahmezeit.

Die exakte 3D-Vermessung sichert hohe Passgenauigkeit und verfolgt das Ziel, die Maßhaltigkeit von Einzelteilen und bereits montierten Aggregaten zu prüfen. Die stationär zum Einsatz kommenden optischen Geometry Gauging Sensoren (GGS) ermöglichen exakte dreidimensionale Vermessungen von Komponenten oder Werkstücken und die Bestimmung ihrer Positionen in Raumkoordinaten während des Fertigungsprozesses mit höchster Genauigkeit. Aufgrund ihrer kompakten Bauform lassen sich die GGS-Sensoren in neue Zellenlayouts sowie in vorhandene Anlagen integrieren. Die Arbeitsabstände sind flexibel und bestimmen damit auch das Messvolumen, das im Vergleich zu anderen Lösungen groß ist.

Die typische Wiederholgenauigkeit beträgt einige hundertstel Millimeter. Die Schutzart der Systeme ist IP 64. Darüber hinaus können die GGS Sensoren über einen optionalen Schweißspritzschutz in das Produktionsumfeld mit Schweißanlagen integriert werden. Die Sensoren sind daher deutlich robuster als andere Lösungen im Markt. Der Schweißspritzschutz mit optischen Gläsern und einer einfach zu reinigenden flächenbündigen Oberfläche trägt in hohem Maße den Anforderungen an eine hohe Messgenauigkeit und einer damit verbundenen hohen Verfügbarkeit der Sensoren Rechnung.

Mobil auf der Roboterhand

Als robotergeführtes System wird der Smart Gauging Sensor SGS3D eingesetzt. Der Standardsensor lässt sich leicht auf dem Roboter montieren. Aufgrund seiner sehr kompakten Abmessungen können schwer zugängliche Messpositionen einfach erreicht werden. Für den Sensor sind verschiedene, auch nachträglich aufrüstbare Zusatzoptionen verfügbar. Hierzu gehört ein Modul zur präzisen Messung der „optischen“ Spalt- und Bündigkeitsverläufe auf endlackierten Karossen. Das Zusatzmodul ist mit dem Standard SGS3D Sensor kombinierbar. Die Anbindung des SGS3D Sensors an den Robotern erfolgt über das ISRA Sensor Tool, welches in verschiedenen Ausführungen in 45, 60 oder 90 Grad oder in Sonderformen projektspezifisch lieferbar ist.

Zur Spalt- und Bündigkeitsmessung vom Karosseriebau bis hin zur endlackierten Karosse und zur Messung der optischen, abgelehrten und geometrischen Spalt- und Bündigkeitsverläufe wird der Gap and Flush Sensor, kurz GFS, eingesetzt. Er besteht aus zwei simultan messenden GGS Sensoren und führt sowohl im Stillstand als auch in der Bewegung präzise die Messung aus. Die Auswertung ist für jeden Spalt auf Kundenwunsch anpassbar. Die GFS Sensoren werden auf das gleiche Sensor-Tool montiert wie die SGS3D Sensoren. Ein weiteres Merkmal der ISRA Produktgruppe für die 3D-Qualitätsmessdatenerfassung ist der Einsatz von optimierten Hochgeschwindigkeitsalgorithmen, die es dem Anwender erlauben, ein Maximum an Messdaten in einem Zyklus durch das System automatisch aufzunehmen und zu analysieren.

Für die Generierung genauester, temperaturunabhängiger Messergebnisse sind die Sensoren für einen Umgebungstemperaturbereich zwischen zehn und 45 Grad Celsius kalibriert. Als Option steht für alle in der Automobilindustrie gängigen Roboterfabrikate eine Temperaturdriftkompensation zur Verfügung. Dies sichert höchste Genauigkeit bereits in der Roboteraufwärmphase. Für die Sensoren stehen leistungsfähige Auswertealgorithmen bereit, die in kürzester Zeit aussagekräftige Ergebnisse liefern. Die Visualisierung der erfassten Messdaten wird über eine Messzellensoftware realisiert.

Die Messtechnik eignet sich insbesondere für die anspruchsvollen Inline-Messungen in der Automobilindustrie. Sie wurde mehrfach bei führenden Automobilherstellern installiert und ist dort erfolgreich im Einsatz. Die Anlagen werden direkt in die Produktionsprozesse integriert, um jedes Bauteil zu prüfen. Seit der Platzierung im Markt sind die Sensoren bereits für den Einsatz bei einigen führenden deutschen Herstellern durch umfangreiche Validierungen freigegeben. Q-VIS bzw. IQ-VIS ist bereits erfolgreich als Standardsystem bei führenden Automobilherstellern im Einsatz. Die 3D-Qualitätsmesstechnik unterstützt die Automobilhersteller bei der Realisierung von Null-Fehler-Strategien und bietet maximale Zuverlässigkeit bei minimaler Fehlertoleranz. Walter Meyer/bw

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