Ringleuchte von CCS

Die zu beobachtende Szene mit metallischen Oberflächen wird von einer diffus strahlenden Ringleuchte von CCS reflexionsarm ausgeleuchtet. - Bild: Stemmer Imaging

Diese Maßnahmen sind Grundlage für Industrie 4.0-Konzepte und Cloud-Applikationen.

Das Prüfverfahren des Norwegers A.M. Erichsen führte zur internationalen Bekanntheit der heutigen Erichsen GmbH und ihrer universellen Blechprüfgeräte, mit denen etwa der Standardversuch Tiefzieh-Aufweit-Proben zur Qualitätssicherung bei Blechen mit bis zu 6  mm Stärke, durchgeführt wird.

Bei dem Loch­aufweitungsverfahren nach ISO 16630 wird in die Mitte der rechteckigen Blechprobe ein Loch von 10 mm Durchmesser gestanzt. Nach dem Einlegen der Blechprobe drückt ein konischer Stahldorn elektrohydraulisch angetrieben mittig von unten durch das zuvor in gleicher Richtung ausgestanzte Loch und weitet es auf, bis Risse am Innenrand des durch den Stahldorn aufgeweiteten Stanzlochs auftreten.

Die Beobachtung der Risse erfolgt bisher durch eine Bedienperson, die den Durchmesser des Stanzlochs mit einem Meßschieber bestimmte. Besser funktioniert es allerdings mit Bildverarbeitung: Kein Personenbezug, keine Tagesformabhängigkeit, konstante Sichtverhältnisse. Das in seinen Parametern genau spezi­fizierte Prüfverfahren wird durch Bildverarbeitung mit einem ebenso reproduzierbaren Beobachtungsverfahren optimiert und führt so zu einer höheren Zuverlässigkeit der Ergebnisse, zu höherer Genauigkeit und Wiederholbarkeit, zu engeren Toleranzen bei der Auswertung und einem in Bildern und Messwerten vollständig dokumentierten, digital verfügbaren Prüfablauf.

Die Idee, Bildverarbeitung in seine Blechprüfmaschinen zu integrieren, kam dem bereits mit Vision-Systemen vertrauten Erichsen-Geschäftsführer Ludger Wahlers im Gespräch mit Kunden. Ein erster Lösungsansatz war schnell skizziert. „Die gute Idee zu haben ist das eine, die Umsetzung mit gängigen Komponenten das andere“, beschreibt Wahlers die Situation. „Da braucht man einen Lieferanten, mit dem man viele Varianten durchspielen kann. Am liebsten wollte ich Kamera, Optik, Beleuchtung, Auswerte-Software, also den ganzen Bildverarbeitungsbaukasten aus einer Hand beziehen.“

Fündig wurde er bei Stemmer Imaging. Die Komponentenauswahl erfolgte dort nach einer zweistufigen Machbarkeitsstudie bei Stemmer Imaging und Erichsen. Die zu beobachtende Szene mit metallischen Oberflächen wird von einer diffus strahlenden Ringleuchte von CCS reflexionsarm ausgeleuchtet. Eine Herausforderung war, dass sich der Prüfstempel beim Prüfvorgang bis zu 40 mm vertikal nach oben bewegt. Entsprechend muss die ringförmige Lochkante im Blech über diesen relativ weiten Bereich verzeichnungsfrei beobachtet werden, um verwertbare Bilder für die genaue Vermessung des Durchmessers zu liefern. Damit war klar, dass ohne ein telezentrisches Objektiv, in diesem Fall von Opto Engineering, keine optimale Lösung zu erzielen ist.

Die Kamera übernimmt die Aufgabe des menschlichen Bedieners. Zum Einsatz kam ein Modell aus der Manta-Familie von Allied Vision, eine monochrome Flächenkamera mit GigE Vision-Schnittstelle. Diese Kamera besitzt eine Auf­nahmegeschwindigkeit von 30 Bil­dern/s und eine Auflösung von 30  µm/Pixel und stellt si­cher, dass Risse ab 150 µm sicher erkannt werden. Über zwei integrier­te, frei programmierbare I/Os erfolgt die Steuerung der in der Prüf­maschine integrierten SPS: So­bald die Bildverarbeitungssoftware bei einer typischen Zieh­ge­schwin­digkeit von 10 mm/min den Beginn eines Risses in der Lochkante entdeckt, wird ein Signal zum Stoppen der Maschine gesendet.

Dann wird mithilfe eines Kreisfits der innere Lochdurchmesser bestimmt. Rissdetektion und Vermessung erfolgen mit Hilfe verschiedener BV-Tools der Software ‚Sherlock‘ von Teledyne Dalsa. Das Monitorbild der Prüfmaschine setzt auf dem ‚Sherlock‘-Interface auf und kommt von Erichsen selbst. Es lässt sich leicht kundenspezifisch modifizieren.

Der Beobachtungsaufbau ist rastend an einem Schwenkarm montiert, sodass der Zugang zur Prüfkammer von oben ungestört möglich ist und trotzdem alle Prüfungen aus einer reproduzierbaren Position beobachtet werden. Die Mehrkosten für das Bildverarbeitungsmodul liegen derzeit bei rund 15  % der Kosten für die Blechprüfmaschine.

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