Automatisierte Oberflächenprüfung für Automotive-Bauteile
Sicht-, Dicht- und Funktionsflächen inline mit Bildverarbeitung prüfen
Die Oberflächenqualität von Fahrzeugkomponenten beeinflusst nicht nur das Erscheinungsbild. Abweichungen an Dichtflächen, Funktionsflächen oder mechanisch beanspruchten Bauteilen können auch die Weiterverarbeitung, Funktion und Lebensdauer eines Bauteils beeinträchtigen.
OCTUM entwickelt kundenspezifische Bildverarbeitungssysteme für die automatisierte Oberflächenprüfung in der Automobil- und Zulieferindustrie. Die Systeme erkennen und bewerten optisch erfassbare Oberflächenfehler direkt im Produktionsprozess – von Kratzern und Dellen bis zu Poren, Lunkern oder Bearbeitungsfehlern.
Sie haben Fragen?
Sprechen Sie direkt mit einem unserer
Experten unter +49 7062 91494-0
oder schreiben Sie uns über unser Kontaktformular
Was ist eine automatisierte Oberflächenprüfung?
Bei der automatisierten Oberflächenprüfung erfassen Kameras oder 3D-Sensoren die relevanten Bereiche eines Bauteils. Eine Bildverarbeitungssoftware wertet die aufgenommenen Oberflächenmerkmale anhand definierter Prüfkriterien aus.
Dadurch können Abweichungen objektiv und wiederholbar erkannt, klassifiziert und lokalisiert werden. Das Prüfergebnis lässt sich an die Maschinensteuerung oder ein übergeordnetes Produktionssystem übergeben. Abhängig vom Anlagenkonzept können fehlerhafte Teile ausgeschleust, zur Nacharbeit weitergeleitet oder für nachfolgende Prozessschritte gesperrt werden.
Welche Fehler zuverlässig erkannt werden können, hängt unter anderem von Material, Oberflächenstruktur, Bauteilgeometrie, Fehlerausprägung und optischer Zugänglichkeit ab.
Welche Oberflächenfehler können erkannt werden?
Kratzer und Riefen
Linienförmige Beschädigungen und Bearbeitungsspuren können auf Sichtflächen oder funktionalen Bauteilbereichen erkannt und anhand definierter Kriterien bewertet werden.
Dellen und Formabweichungen
3D-Verfahren können lokale Höhenabweichungen wie Dellen, Beulen, Vertiefungen oder unerwünschte Erhebungen erfassen.
Poren, Lunker und Materialfehler
Auf Guss- und Metallteilen können optisch sichtbare Poren, Lunker, Ausbrüche oder weitere Unregelmäßigkeiten der Materialoberfläche erkannt werden.
Grate und überschüssiges Material
Die Prüfung kann feststellen, ob sich an Kanten, Bohrungen oder bearbeiteten Flächen unerwünschte Grate, Materialreste oder Überstände befinden.
Schweißpickel und Prozessrückstände
Abhängig von Größe, Kontrast und Lage lassen sich Schweißspritzer, Anhaftungen, Verschmutzungen oder weitere prozessbedingte Rückstände erkennen.
Struktur-, Farb- und Beschichtungsabweichungen
Bei geeigneten Aufnahmebedingungen können Unterschiede in Farbe, Textur, Glanzgrad oder Beschichtung kontrolliert werden.
Welche Flächen und Bauteile können geprüft werden?
OCTUM entwickelt Prüflösungen für unterschiedliche Automotive-Komponenten und Oberflächentypen:
- Sichtflächen an Karosserie- und Innenraumkomponenten
- Dichtflächen an Motor- und Antriebskomponenten
- Funktionsflächen mechanisch beanspruchter Bauteile
- bearbeitete Metall- und Gussoberflächen
- Kolben, Kolbenringe und Kurbelgehäuse
- Turbolader und Verdichterräder
- Zierleisten, Bedienelemente und Displays
- beschichtete, lackierte oder strukturierte Oberflächen
- Bauteile mit komplexen Geometrien und mehreren Prüfflächen
Der konkrete Prüfumfang wird anhand der relevanten Qualitätsmerkmale, der definierten Fehlergrenzen und der Einbausituation festgelegt.
Anwendungsbeispiele der Automotive-Oberflächenprüfung
3D-Volumenmessung von Fahrzeugkolben
Die 3D-Bildverarbeitung erfasst die Oberflächengeometrie des Kolbens und vermisst definierte Volumen- und Formmerkmale berührungslos.
Oberflächenprüfung von Turboladern
Das Prüfsystem kontrolliert relevante Oberflächenbereiche des Turboladers auf optisch erfassbare Beschädigungen, Materialfehler und geometrische Abweichungen.
Oberflächenprüfung von Kolbenringen
Die Bildverarbeitung untersucht die Oberfläche der Kolbenringe auf Kratzer, Ausbrüche und weitere sichtbare Materialabweichungen.
Prüfung von Dichtflächen an Kurbelgehäusen
Die optische Prüfung erkennt Kratzer, Poren, Materialreste und Bearbeitungsfehler, welche die Funktion der Dichtfläche beeinträchtigen können.
Endkontrolle von Verdichterrädern
Bei der Endkontrolle werden Schaufeln, Konturen und Oberflächen des Verdichterrades auf sichtbare Beschädigungen und geometrische Abweichungen geprüft.
2D- und 3D-Verfahren für unterschiedliche Prüfaufgaben
2D-Oberflächenprüfung
Bei der 2D-Prüfung werden Helligkeits-, Farb-, Kontrast- oder Strukturunterschiede ausgewertet. Das Verfahren eignet sich beispielsweise für sichtbare Kratzer, Flecken, Verunreinigungen, Beschichtungsfehler oder Farbabweichungen.
3D-Oberflächenprüfung
3D-Verfahren erfassen zusätzlich Höheninformationen. Dadurch können geometrische Abweichungen wie Dellen, Erhebungen, Vertiefungen, Grate oder Volumenunterschiede unabhängig vom reinen Farbkontrast bewertet werden.
Kombinierte Prüfung
Bei komplexen Anwendungen können 2D- und 3D-Daten kombiniert werden. So lassen sich sowohl das Erscheinungsbild als auch die geometrische Ausprägung einer Oberflächenabweichung berücksichtigen.
Welche Kameras, Optiken, Beleuchtungen oder 3D-Sensoren eingesetzt werden, richtet sich nach der konkreten Prüfaufgabe.
Wie funktioniert die optische Oberflächeninspektion?
1. Bauteil und Fehlermerkmale erfassen
Das Bauteil wird in einer definierten Position oder während seiner Bewegung aufgenommen. Je nach Geometrie können mehrere Kameras, Ansichten oder Prüfstationen erforderlich sein.
2. Oberfläche gezielt beleuchten
Die Beleuchtung wird auf Material, Form und Fehlerart abgestimmt. Gerade bei glänzenden, dunklen, strukturierten oder gekrümmten Oberflächen ist das Beleuchtungskonzept entscheidend dafür, ob relevante Abweichungen sichtbar werden.
3. Merkmale auswerten
Die Bildverarbeitungssoftware analysiert die aufgenommenen 2D- oder 3D-Daten. Erkannte Abweichungen können nach Position, Größe, Form oder Ausprägung bewertet werden.
4. Prüfergebnis übergeben
Das Ergebnis wird als Gut-/Schlecht-Entscheidung oder als differenzierte Fehlerbewertung an die Maschinensteuerung übermittelt. Je nach Systemkonzept können Bilder, Messwerte und Prüfergebnisse zusätzlich dokumentiert werden.
Typische Anwendungen in der Automotive-Produktion
OCTUM realisiert unter anderem Lösungen für folgende Prüfaufgaben:
- 3D-Volumenmessung an Fahrzeugkolben
- Inspektion von Oberflächenfehlern an Turboladern
- Oberflächenprüfung von Kolbenringen
- Kontrolle von Dichtflächen an Kurbelgehäusen
- Endkontrolle von Verdichterrädern
- Erkennung von Kratzern und Beschädigungen auf Sichtflächen
- Kontrolle bearbeiteter Metall- und Gussoberflächen
- Prüfung von Bedienelementen und Innenraumkomponenten
Ob eine bestimmte Fehlerart optisch geprüft werden kann, sollte anhand von Originalteilen und repräsentativen Fehlermustern bewertet werden.
Oberflächenfehler frühzeitig im Prozess erkennen
Werden Oberflächenfehler erst bei der Endkontrolle oder nach weiteren Bearbeitungs- und Montageschritten entdeckt, sind häufig bereits zusätzliche Kosten entstanden.
Durch eine Inline-Oberflächenprüfung können Abweichungen unmittelbar nach dem verursachenden Fertigungsschritt erkannt werden. So lassen sich betroffene Bauteile gezielt ausschleusen oder nachbearbeiten. Gleichzeitig können die Prüfergebnisse Hinweise auf Veränderungen im vorgelagerten Produktionsprozess liefern.
Die automatisierte Oberflächeninspektion unterstützt:
- eine objektive und wiederholbare Qualitätskontrolle
- die Prüfung jedes Bauteils an der vorgesehenen Prüfstation
- die frühzeitige Erkennung von Prozessabweichungen
- die Reduzierung unnötiger Weiterverarbeitung
- eine gezielte Nacharbeit fehlerhafter Bauteile
- die Dokumentation und Auswertung von Prüfergebnissen
- stabile Prüfbedingungen bei kurzen Taktzeiten
Integration in neue und bestehende Produktionsanlagen
OCTUM stimmt das Prüfsystem auf die jeweilige Produktionsumgebung ab. Berücksichtigt werden unter anderem Taktzeit, Bauraum, Teilehandling, Oberflächenbeschaffenheit, Verschmutzungseinflüsse und vorhandene Schnittstellen.
Je nach Anwendung sind unterschiedliche Systemkonzepte möglich:
- Inline-Prüfung direkt im Produktionstakt
- Prüfung stehender oder bewegter Bauteile
- Einsatz mehrerer Kameras oder Sensoren
- automatisierte Bauteilzuführung und Positionierung
- Integration in neue Maschinen und Fertigungslinien
- Nachrüstung bestehender Produktionsanlagen
- Kommunikation mit SPS und Maschinensteuerung
- format- und variantenspezifische Prüfprogramme
Von der Machbarkeitsstudie bis zur Inbetriebnahme
Die Entwicklung einer Oberflächenprüfung beginnt mit der Definition der relevanten Fehlermerkmale und zulässigen Toleranzen. Idealerweise stehen dafür Gutteile sowie repräsentative Fehlerteile mit unterschiedlichen Fehlerausprägungen zur Verfügung.
Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie kann OCTUM untersuchen, welche Merkmale unter reproduzierbaren Bedingungen optisch erfassbar sind. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für die Auswahl von Kameras, Sensoren, Optiken, Beleuchtung und Auswerteverfahren.
OCTUM begleitet das Projekt von der Konzeption und Umsetzung über die Integration und Inbetriebnahme bis zum Support während des laufenden Betriebs.
FAQ zur automatisierten Oberflächenprüfung
Welche Fehler erkennt eine optische Oberflächenprüfung?
Je nach Anwendung können unter anderem Kratzer, Riefen, Dellen, Poren, Lunker, Grate, Materialausbrüche, Beschichtungsfehler und Verunreinigungen erkannt werden. Voraussetzung ist, dass sich das jeweilige Merkmal mit einem geeigneten optischen Verfahren erfassen lässt.
Was ist der Unterschied zwischen einer 2D- und einer 3D-Oberflächenprüfung?
Eine 2D-Prüfung bewertet vor allem Helligkeits-, Farb-, Kontrast- und Strukturmerkmale. Eine 3D-Prüfung erfasst zusätzlich Höheninformationen und eignet sich deshalb für geometrische Abweichungen wie Dellen, Erhebungen oder Vertiefungen.
Können auch glänzende oder dunkle Oberflächen geprüft werden?
Grundsätzlich können auch glänzende, dunkle oder strukturierte Oberflächen geprüft werden. Ob die relevanten Fehler reproduzierbar sichtbar gemacht werden können, hängt insbesondere von Material, Geometrie, Beleuchtung und Fehlerausprägung ab.
Ist eine vollständige Inline-Prüfung möglich?
Alle Bauteile, die eine entsprechend ausgelegte Prüfstation durchlaufen, können automatisiert kontrolliert werden. Welche Oberflächenbereiche und Fehlermerkmale dabei erfasst werden, hängt von der Zugänglichkeit, den definierten Prüfgrenzen und dem Anlagenkonzept ab.
Kann eine Oberflächenprüfung nachgerüstet werden?
Eine Nachrüstung ist grundsätzlich möglich. Dafür müssen unter anderem der verfügbare Bauraum, die Bauteilpositionierung, die Taktzeit, die optische Zugänglichkeit und die vorhandenen Maschinenschnittstellen geprüft werden.
Was ist der Unterschied zwischen Oberflächenprüfung und optischer Vermessung?
Die Oberflächenprüfung sucht nach lokalen Fehlern oder Abweichungen auf einer Bauteiloberfläche. Bei der optischen Vermessung werden dagegen definierte geometrische Maße, Abstände, Konturen oder Positionen bestimmt. Beide Prüfaufgaben können innerhalb eines Systemkonzepts kombiniert werden.
Ihre Prüfaufgabe ist nicht aufgeführt?
Oberflächen, Fehlerbilder und Produktionsbedingungen unterscheiden sich von Anwendung zu Anwendung. Gemeinsam mit Ihnen bewerten wir, wie sich die relevanten Qualitätsmerkmale optisch erfassen und in Ihren Produktionsprozess integrieren lassen.
Sprechen Sie mit uns über Ihre Bauteile und Fehlermerkmale.
