Die technische Zuverlässigkeit und Funktionalität eines Displays hängen von den elektrooptischen Eigenschaften des Bildschirms ab, die bislang manuell und aufwändig mit präzisen lichttechnischen Vermessungen analysiert und getestet worden sind. Ein automatisiertes Vermessungssystem von TechnoTeam Bildverarbeitung und Denso Robotics bringt dank einer Kombination aus Bildverarbeitung, Photometrie und Positionierung Zeit- und Effizienzvorteile um den Faktor 20. Das LMK Position System übernimmt die automatisierte, lichttechnische Vermessung von selbst emittierenden Bildschirmen wie hoch integrierten (Freiform- und Curved) Automotive Displays. Das System ist insbesondere bei der Entwicklung und Prüfung von Vor- und Kleinserien für Displays in Autos im Einsatz, die zwar ein hohes Maß an Flexibilität erfordern, für die aber eine eigenständige Produktion zu ineffizient wäre. Dank des neuen Systems entfällt der bislang erforderliche, manuelle Umbau für die jeweilige Kameraausrichtung; dies geschieht jetzt in Sekunden und dennoch sind die Messungen weniger fehleranfällig.
Bildauflösende Licht- und Farbmesstechnik
TechnoTeam entwickelt und produziert seit 1991 Leuchtdichte- und Farbmesskameras sowie bildauflösende Licht- und Farbmesstechnik für Labore und die Industrieautomation.“Bei der Entscheidung für Denso Robotics war für uns neben dem guten Kunden-Support der Kommunikationsflansch wichtig, den man für die 6-Achs-Roboter als Option wählen kann – das bietet so kein anderer Hersteller an“, erklärt TechnoTeam-Geschäftsführer Udo Krüger. „Da wir die Position des Displays vorher nicht kennen, sind auch die erforderlichen Bewegungen nicht bekannt, so dass eine Kabelführung außen am Roboter ein Problem gewesen wäre.“ Doch bei dem von Denso Robotics patentierten Kommunikationsflansch ist die Ethernet-Verbindung nebst zusätzlichen 17 Signalleitungen direkt im Roboter verlegt – bis hinein in die 6. Achse.
Das LMK Position System arbeitet wahlweise mit dem Roboter VS-060 (605mm Reichweite, 4kg Traglast) oder einem VS-087 (905mm Reichweite, 7kg Traglast), da diese Messungen automatisiert nur mit Sechs-Achs-Robotern zu leisten sind. Überdies bieten die Roboter mit ORiN2 eine offene Schnittstelle. Der VS-087 lässt sich zudem selbst mit den größten Kameras und Objektiven ausrüsten. Mit einer Wiederholgenauigkeit von +/-0,02-0,03mm erfüllen beide Roboter die benötigte Präzision sowie Payload-Anforderungen und das bei kompakter Robotergröße. Auch die TÜV-zertifizierte Safety Motion-Option, die den Robotereinsatz ohne Sicherheitszelle möglich macht, ist hilfreich, denn TechnoTeam konnte sich in der Software-Entwicklung auf die Applikation konzentrieren; diese kontrolliert die Führung des Roboterarmes an die richtige Messposition.
Referenzierung von Messpunkten
Einzigartig beim LMK Position System ist die Möglichkeit der Referenzierung bestimmter Messpunkte für die einzuhaltenden Geometrien der regulatorischen Normen; diese Messvorgänge lassen sich dank der Roboter genau reproduzieren – unabhängig von der Positioniergenauigkeit des Displays. „Denn Automotive Displays haben aufgrund ihrer hohen Integrationsdichte sehr komplexe Formen, z.B. 3D-, Curved- oder Freiformflächen, die sich je nach Funktion und Hersteller individuell unterscheiden“, berichtet Udo Krüger. „Hier spielt die roboterbasierte Messtechnik ihre Stärken aus. Aber generell ist das System, insbesondere die Ausrichtungskonzepte, für alle selbst emittierenden Displayarten geeignet.“ Durch das Zusammenspiel der kontrollierten, präzisen Bewegung des Roboters und der Verwendung der LMK-Referenzbilder kann der Normalvektor der zu vermessenden Oberfläche für jeden Messpunkt bestimmt werden. Damit ist unter anderem eine automatische Senkrechtstellung der optischen Kameraachse zum Messobjekt möglich – eine wichtige Position für den Industriestandard ‚Uniformity Measurement for Displays‘ deutscher Automobilhersteller sowie den IDMS (Information Display Measurement Standard). Hinzu kommen spezifische Anforderungen an die komplexe Messgeometrie von Reflexionen (nach ISO-Standard 15008).
Bild 1 | Ein automatisiertes Vermessungssystem, gemeinsam von TechnoTeam Bildverarbeitung und Denso Robotics entwickelt, bringt Zeit- und Effizienzvorteile um den Faktor 20. – Bild: TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH 
Bild 2 | Bestimmte Messpunkte für die einzuhaltenden Geometrien der regulatorischen Normen lassen sich dank der Roboter genau reproduzieren, unabhängig von der Positioniergenauigkeit des Displays. – Bild: TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH
Transformation von Koordinatensystemen
Das LMK Position System wird über C++ gesteuert; das System selbst nutzt dafür interne Bibliotheken und Schnittstellen der Kamera sowie für die Robotersteuerung ORiN2 SDK. Damit lassen sich das Koordinatensystem des LMK mit der verwendeten Optik ebenso wie das Koordinatensystem des Testgerätes, welches vermessen werden soll, handhaben und transformieren. Für den Roboter liegt der Nullpunkt auf der Displayoberfläche, relativ zu diesem kann man nun verschieben oder drehen (z. B. relativ zu einer Ecke,) und dies auf der gesamten zu vermessenden Display-Oberfläche. Das ist insbesondere für komplexe Geometrien bei Oberflächen von Displays in Pkws wichtig, da hier auch die Winkelausrichtung geprüft werden muss. Die Bedienung des Systems ist denkbar einfach, jede Messaufgabe besteht aus einer GUI. Zusätzlich ist das System als SDK konzipiert, so dass Kunden auch eigene Messabläufe programmieren und gleichzeitig die Ausrichtfunktionalität nutzen können, da das System mit der Kamera SDK kommuniziert.
