Deflektometrie mit nur einem Bild
Inline-Deflektometrie zur Inspektion von lackierten
Oberflächen in Echtzeit
Deflektometrische Messmethoden eignen sich ideal für die Inspektion von Objekten mit hochglänzender Oberfläche. Sie bieten präzise Messergebnisse, waren aber bislang sehr aufwendig und mit hohen Taktzeiten verbunden. Diese Lücke schließt das neue Prinzip der Inline-Deflektometrie: Das stark beschleunigte Verfahren ermöglicht erstmals die 3D-Vermessung spiegelnder Oberflächen am bewegten Objekt und in der Linie, z.B. zur prozessintegrierten Qualitätskontrolle von lackierten Karossen.
Die Vermessung von spiegelnden Freiformflächen stellt eine Herausforderung für die optische Messtechnik dar. Bewährte Ansätze mit Punktlichtquellen können hier nicht verwendet werden, da sie auf der Auswertung von diffuser Reflexion basieren. Deflektometrische Methoden hingegen projizieren eine strukturierte Lichtfläche, deren Direktreflexion ausgewertet wird. Dies stellt sicher, dass das vom Objekt reflektierte Muster auch auf die Kamera trifft – die Grundvoraussetzung, um seine Verformung zu analysieren. Die Rekonstruktion der Oberfläche mittels phasenmessender Deflektometrie ist jedoch ein relativ langwieriger Prozess: Die Beleuchtung muss in mehreren Phasenschritten verschoben werden, während jeweils ein Oberflächenbild des ruhenden Objekts aufgenommen wird. Das bringt flächendeckend präzise Ergebnisse, ist aber für Prozesse mit kurzen Taktzeiten keine Option. Die neu entwickelte Technologie kombiniert die Präzision deflektometrischer 3D-Messverfahren mit der Geschwindigkeit der 2D-Oberflächeninspektion. Dadurch ist die Deflektometrie nun auch inline und am bewegten Objekt einsetzbar.
Deflektometrie mit einem Bild
Inline-Deflektometrie ist ein weltweit einzigartiges Verfahren: Es ermöglicht die Bewertung spiegelnder Oberflächeneigenschaften, benötigt dafür aber nur ein einzelnes Bild. Zum Vergleich: Herkömmliche Methoden setzen in der Regel acht Aufnahmen des ruhenden Objekts voraus, um vergleichbare Oberflächeninformationen zu erhalten. Der Schlüssel liegt in der Verwendung spezieller Musterprojektionen, was den bisher komplexen Messprozess auf ein Minimum reduziert. Diese Weiterentwicklung erschließt neue Anwendungsgebiete, etwa in der automatisierten Automobillackinspektion.
Smart Sensor für die Lackierstraße
Die Inline-Deflektometrie wird als Teil eines neuen Smart-Sensor-Konzepts angeboten: PaintScan ist eine modulare Erweiterung des Lackinspektionssystems Car Paint Vision, das durch diese Technologie deutlich an Präzision und Geschwindigkeit gewinnt. Der Sensor gewährleistet eine lückenlose Qualitätskontrolle lackierter Karossen, indem er die Stärken von 3D-Vermessung und 2D-Oberflächeninspektion vereint. 3D-topologische Defekte und nicht-topologische 2D-Fehler können gleichzeitig detektiert werden. Bei einer maximalen Inspektionsgeschwindigkeit von 700mm/s. lässt sich mit einem typischen Aufbau mit vier Robotern eine komplette Karosse in weniger als 45s inspizieren. Eine in den Sensor integrierte rechenstarke CPU verarbeitet die Daten in Echtzeit. Die Resultate der 3D-Inline-Inspektion sind nicht nur ultraschnell, sondern auch hochgradig präzise: So werden durchgängige objektive und reproduzierbare Ergebnisse mit einer Genauigkeit von 0,2mm erreicht.
Bildsequenzen mit wechselnden Beleuchtungen und Algorithmen
Mit einer maximalen Bilderfassungsrate von 100fps nimmt das System kontinuierlich Sequenzen aus beliebig vielen Einzelbildern auf. Jede Aufnahme erfolgt mit unterschiedlichem Beleuchtungsmuster und unter Einsatz wechselnder Algorithmen. Für jeweils ein Bild pro Sequenz wird der optimierte deflektometrische Ansatz genutzt. Innerhalb der Sequenzen überlappen sich die Bilder. Das stellt sicher, dass jeder Oberflächenpunkt unter sämtlichen Lichtanordnungen inspiziert wird – sowohl in 2D als auch in 3D.
Einsatzgebiete
Der Sensor inspiziert alle Arten von lackierten Oberflächen und liefert präzise Resultate für sämtliche Farben. Er arbeitet stationär oder am Roboterarm montiert, ist je nach räumlichen Gegebenheiten aber auch nearline und offline integrierbar. Tools für die automatische Kalibrierung, Planung und Programmierung der Roboter sind enthalten. CAD-basierte Teaching-Optionen erlauben es dem Anwender, neue Modelle jederzeit einzulernen.
Fazit
Inline-Deflektometrie ist ein neues Verfahren zur Inspektion spiegelnder Oberflächen. Es setzt Standards in Präzision und Geschwindigkeit und macht das deflektometrische Prinzip für Qualitätskontrollen in der Linie nutzbar. Auch in kontinuierlicher Bewegung können Objekte schnell und zuverlässig geprüft werden. Davon profitiert bereits die Automobilindustrie z.B. für die 100% Kontrolle lackierter Karossen.
