Kategorien: News (deutsch) News vom 08.12.2006

HGV Vosseler GmbH & Co. KG

Industrielle Bildverarbeitung Innovationspreis für 3D-In-Line-Messtechnik in der Automobilfertigung Robotik und Automation Öhringen Dezember 2006

Industrielle Bildverarbeitung

Neben modernster Technologie sind Qualität und Präzision das Aushängeschild des deutschen Automobilbaus. Die Karosserie – maßgebend für das Erscheinungsbild eines Automobils – ist darüber hinaus das zentrale Element, an dem alle anderen Komponenten aufgehängt sind und das Gerüst, das alles zusammenhält. Deshalb werden alle Karosserien einzeln von den modernsten am Markt verfügbaren optischen 3D-Kamerasystemen geprüft.

Hinter dem Begriff 3D-InLine-Messtechnik verbergen sich „Elektronische Augen“, die einerseits auf Industrie-Robotern integriert werden und so aus diesen flexible Messsysteme (FMS) machen, um ein Auto von außen und von innen intensivst auf seine Maßhaltigkeit zu prüfen. Bei der stationären InLine-Messtechnik werden Karosserien mittels einer Vielzahl von Sensoren aus verschiedenen Blickrichtungen betrachtet. Dabei wird jedes einzelne funktions- und qualitätsbestimmende Merkmal (Bleche, Bohrungen, Bolzen) geprüft, ob diese die richtige Größe haben und ob sie am richtigen Ort verbaut wurden.

Um diese Aufgabe erfolgreich zu lösen, hat die HGV in kürzester Zeit eine Gesamtlösung entwickelt, die aus einer 3D-Sensor-Familie und Auswertesystemen besteht, sowie die Gesamtkompetenz und ein Team auf die Beine gestellt, das für die Installation und den Support umfangreicher Projekte der Anlagenbauer beim Aufbau kompletter Fertigungsstrassen in der Automobilindustrie erforderlich ist. Für die Entwicklung dieser ausgeprägten 3D-InLine-Messtechnik wurde die HGV Vosseler am 28.11.2006 in Stuttgart von Wirtschaftsminister Ernst Pfister mit dem Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg ausgezeichnet, dem Dr.-Rudolf-Eberle-Preis.

Das Unternehmen

HGV realisiert Komplettlösungen auf dem Gebiet der Qualitätssicherung mit industrieller Bildverarbeitung. Dabei werden dem Kunden nicht nur ein Bildverarbeitungssystem, sondern auf Wunsch ein individuelles Komplettsystem inklusive Handling und Steuerung realisiert. Die Kombination von Konstruktion, Fertigung und Softwareentwicklung unter einem Dach - um Lösungen aus einer Hand zu liefern - sind eine wesentliche Grundlage des Unternehmenserfolges. Bis heute wurden mehrere hundert Bildverarbeitungsanlagen kundenspezifisch realisiert. Die Hauptkunden der HGV kommen aus der Automobil- und Zulieferindustrie.

Nach umfangreichen Validierungen konnte sich die 3D-InLine-Messtechnik der HGV bei Daimler Chrysler als Messkonzept für die Rohbaukarosserien der neuen C und E Klasse durchsetzen. Mit diesem Durchbruch folgten im Jahr 2006 auch erste Installationen bei AUDI und BMW.

Die Ausgangslage

Vor zwei Jahren suchte der Konzern DaimlerChrysler Partner, um ein neues Mess-System zu entwickeln. Es sollte die Karosserieteile prüfen und Komponenten mit fehlerhafter Form aussondern. Außerdem musste es für verschiedene Modelle flexibel einsetzbar sein, bedienerfreundlicher und kostengünstiger als herkömmliche Mess-Systeme.

Letztendlich entschied sich der Autobauer für die optischen Sensoren der Fa. HGV Vosseler. Gemeinsam mit der Firma KUKA-Roboter, die die Sensoren auf Robotern integrierte und der Hochschule Augsburg, die die aufwendigen Tests und Validierungsprozeduren mit wissenschaftlichen Mitarbeitern begeleitet hat, wurde eine Messtechnik entwickelt, die in 2006 in den Werken Sindelfingen, Bremen und Südafrika erfolgreich installiert wird.

Die Innovation

Die Innovation besteht in einem ganzheitlichen Messkonzept mit bildgebenden Verfahren für die Qualitätssicherung im Karosseriebau. Dazu mussten eine Reihe technisch innovativer Ansätze miteinander kombiniert werden, um so – ohne die Komplexität zu erhöhen – ein leistungsfähiges und robustes System zu realisieren.

Es wurde mittels Mehrlinien-Triangulation die schnelle automatische Erfassung von Größe, Position und Orientierung von Merkmalen aus einer einzigen Bildansicht entwickelt. Das System muss dabei so robust sein, dass produktionsbedingte Farbänderungen der Prüfobjekte oder etwa Schleifspuren oder auch eine Ölbenetzung dem Messergebnis nichts anhaben können. Darüber hinaus erlaubt die Mehrlinien-Projektion eine redundante Informationsgewinnung im Kamerabild, so dass das System unempfindlich auf partielle Störungen reagiert.

Das Herz des InLine-Mess-Systems – der „Controller“ – wurde so ausgelegt, dass eine flexible und einfache Erweiterbarkeit möglich ist, umgesetzt durch eine lineare Anschlusstopologie. Durch ein neu entwickeltes Vision-Bus-System kann ein 3D-Sensor direkt mit dem nächsten über ein vorkonfektioniertes Kabel verbunden werden. Eine schnelle Bilderfassung stellt sicher, dass in der verbleibenden Netto-Taktzeit von 22 Sekunden für das Prüfsystem möglichst viele Merkmale gemessen werden können.

Zur Gewährleistung der erforderlichen Messgenauigkeit wird jeder einzelne optische 3D-Sensor in seinem Messvolumen ab Werk kalibriert und diese Präzision ist in einem mehrtägigen Klimakammer-Test für einen Temperaturbereich von 18° bis 36° zu prüfen und per Zertifikat auszuweisen. Neben den zu messenden Standardmerkmalen wie etwa Bohrungen, Kanten und Abstände, ist für die Qualität eines Karosserie-Bauteils die Prozesssicherheit einer Vielzahl weiterer Merkmale von Relevanz. Dieses können z. B. die Durchgangsöffnungen von Lenkrädern oder/und Befestigungspunkte von Stoßdämpfern sein, die unterschiedlichste Ausprägungen und Formen (z. B. Trapeze, Zapfen, Bolzen) besitzen. Auch für diese Merkmale sind Strategien gefordert, um eine Messbarkeit sicherzustellen, ohne dass komplett neue Algorithmen entwickelt werden müssen. Dazu wird dem Anwender ein Werkzeugkasten zur Verfügung gestellt, der es erlaubt, komplexe Merkmale aus standardisierten Bausteinen zusammenzusetzen. Eine Sammlung vorgefertigter „Templates“ – Schablonen – erlaubt es dem Benutzer, die Sensoren sehr einfach einzurichten.

Ebenso nach dem Baukastenprinzip wurde eine ganze Sensorfamilie mit verschiedenen Abständen und Baugrößen, z. B. mit 80 mm für Nahbereichsmessung und den Einsatz auf Robotern bis hin zu Sensoren mit über 1400 mm Arbeitsabstand aufgelegt, die für die individuelle Aufgabenstellung beliebig „aus dem Regal“ genommen werden können.

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Bilder: VGH Vosseler GmbH & Co. KG

Weitere Informationen:

HGV Vosseler GmbH & Co. KG
Dipl.-Ing. (FH) Michael Scheffler
Leiter Geschäftsbereich Neue Technologien
An der Lehmgrube 9, 74613 Öhringen
Tel.: (+49) 07941/91000, Fax: (+49) 07941/910050
E-Mail: info @ hgv.de
Webseite: www.hgv.de

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