In der Fertigungskette vieler Produkte spielt die optische Oberflächeninspektion eine große Rolle. Für Konsumgüter ist der optische Eindruck ein wichtiges Kaufkriterium, und für industrielle Bauteile müssen Oberflächendefekte frühzeitig erkannt werden, da sonst funktionelle Makel die Fertigungskette stören oder unterbrechen können, bzw. der Ausschuss zu unnötig hohen Kosten führt. Das gilt insbesondere für kompliziert geformte 3D-Bauteile und Produktkomponenten.
Da die Oberflächeninspektion von 3D-Bauteilen einen so essentiellen Teil der Qualitätsprüfung darstellt, gibt es eine Vielzahl von Kriterien, die eine automatisierte Oberflächeninspektion erfüllen muss. Einige dieser Kriterien seien im Folgenden genannt:
- Keine Auslieferung von defekten Bauteilen (kein Defekt-Schlupf).
- Möglichst geringer Ausschuss von Gutteilen.
- Die erkannten Defekte müssen zuverlässig in Defektklassen eingeteilt werden. Daraus erschließen sich wertvolle Information über Verbesserungsmöglichkeiten in der Produktionskette.
- Das Inspektionssystem muss mit konfigurierbaren Schwellwerten (z.B. für die erlaubte Größe von Anomalien) arbeiten können, um den Kundenanforderungen zu entsprechen.
- Erlaubte Erscheinungsvariationen zwischen Bauteilen müssen zuverlässig von unerlaubten Anomalien (Defekten) unterschieden werden.
- Das Inspektionssystem muss schnell (mit wenig Daten- und Zeitaufwand) für neue Produkttypen angelernt werden können.
- Das Inspektionssystem muss eigenständig auf neue erlaubte Erscheinungen in den Oberflächenbildern reagieren können. Solche treten zum Beispiel dann auf, wenn sich Umgebungsbedingungen oder das Werkzeug in der Produktionskette ändert.
Das PCCL Inspektionssystem für 3D-Bauteile erfüllt alle Anforderungen der Industrie-Praxis!
Es kann zudem für unterschiedliche Materialien (Kunststoffe, Metalle, Holz, Transparente Materialien) eingesetzt werden.
Das interdisziplinäre Team der Arbeitsgruppe „AI Tools for surface image processing“ setzt sich aus Physikern, Maschinenbauern, Mathematikern, Werkstoffspezialisten und Sensorik- und Prozessspezialisten zusammen, und forscht und entwickelt in enger Zusammenarbeit mit Partnern aus der produzierenden Industrie.
In den Bereichen Machine Vision, Deep-Learning für Bildverarbeitung und Deep-Reinforcement-Learning (Selbst-lernendes Roboterhandling), und die Umsetzung in 3D-Bauteilprüfern hat sich das PCCL dadurch ein Alleinstellungsmerkmal erarbeitet.
PCCL Roboter für die Vollprüfung von 3D-Bauteilen in weniger als 10 Sekunden!
Produkte und Komponenten mit komplexer 3D-Form. Eine Qualitätsprüfung ist mit dem PCCL-Inspektionssystem möglich.
Einen weiteren wesentlichen Schwerpunkt dieser PCCL Arbeitsgruppe stellt der Arbeitsbereich „Vermessung von haptischen Oberflächeneigenschaften“ dar.
Dieser Arbeitsbereich behandelt die Messung bzw. Quantifizierung des Tastsinns. Die Wahrnehmung, die beim Berühren eines Produktes entsteht und die einen entscheidenden Einfluss auf unsere Kaufentscheidungen ausübt, wird auf eine mess- und steuerbare Ebene gebracht. Einfache Regel: ansehen -berühren -beurteilen.
Wie sich Oberflächen bei Berührung anfühlen sollen und wie man diese „Haptik“ in der Praxis effizient erreichen kann ist Thema dieses Arbeitsbereichs. Der „Touch-Feel“, bzw. die haptische Wirkung einer Oberfläche, entsteht bei Berührung aufgrund der Aktivierung spezieller Rezeptoren in der menschlichen Haut und der weiteren Verarbeitung dieser Reize im Gehirn. Die Gesamtheit dieser Parameter wird zu einem haptischen Gesamteindruck zusammengefasst. Wir empfinden diesen Eindruck dann als rau oder glatt, kalt oder warm bzw. bezeichnen die Oberflächen als samtig, ledrig, soft-touch usw.
Ziel der Forschung ist jene Material- und Oberflächenparameter zu identifizieren und messbar zu machen, welche in ihrem komplexen Zusammenspiel den taktilen Eindruck hervorrufen. Diese Kenntnisse können später in der Produktion genutzt werden, um die subjektiven taktilen Produktionsziele durch objektive, messbare Zielwerte zu ersetzen.
Dadurch sollen aufwendige Trial & Error-Prozesse in der Entwicklung von Kunststoffen mit dem passenden Touch-Feel reduziert und eine effiziente Produktion ermöglicht werden. Diese Technologie soll darüber hinaus die Entwicklung neuer Materialformulierungen unterstützen, welche bei optimiertem Touch-Feel verbesserte Rezyklierbarkeit oder reduziertes Gewicht aufweisen und somit zur Reduktion der Treibhausemissionen oder Verbesserung der Kreislaufwirtschaft beitragen. Gleichzeitig soll es die Spezifizierung von Produkten bezüglich ihrer taktilen Wirkung ermöglichen und somit häufig verwendete, aber bisher nicht genau definierbare Begriffe wie Soft-Touch auf eine messbare Ebene bringen und dadurch die Kommunikation innerhalb einer Wertschöpfungskette verbessern.
Mehr als 15 Jahre Erfahrung der Arbeitsgruppe zeichnet sich sowohl durch mehr als 40 Großprojekte, mehr als 80 wissenschaftliche Publikation und 12 Patente aus, in denen hoch-innovative Methoden der Qualitätsprüfung für die Industrie erarbeitet werden.
