Vernetztes Handheldgerät zur automatisierten Oberflächeninspektion von CFK-Bauteilen – AICC 2.0

In Kürze

Die Qualitätskontrolle spanend bearbeiteter CFK-Bauteile erfolgt gegenwärtig überwiegend manuell durch den Werker bspw. unter Zuhilfenahme von Grenzmusterkatalogen. Diese subjektive Bewertung ist jedoch zeitaufwendig und fehleranfällig. Eine deutliche Effizienzsteigerung verspricht hier das Prüfgerät AICC 2.0, mit dem auf dem Weg der automatisierten Erfassung und Bewertung der Bearbeitungsfehler an Bohrungen und Fräskanten eine bessere Reproduzierbarkeit und Dokumentation der Messergebnisse gewährleistet wird.

Im Detail

Moderne Faserverbundwerkstoffe finden in Branchen des produzierenden Gewerbes zunehmend Verwendung. Bei der spanenden Bearbeitung dieser Werkstoffe entstehen spezifische Schadensbilder, die gegenwärtig weitgehend manuell anhand von Grenzmusterkatalogen erfasst und bewertet werden müssen, da automatisierte Prüfsysteme zur Qualitätskontrolle fehlen. Um diese Lücke zu schließen, wurde von der Firma Math&Tech Engineering GmbH zusammen mit dem Fraunhofer IPA das Handgerät AICC (Automatic Inspection of Cut Carbon) entwickelt und zur Industrie-4.0-fähigen Lösung AICC 2.0 ausgebaut.

Das Handgerät AICC 2.0 besteht aus einer Aufnahmeeinheit und einer Rechnereinheit. Die Aufnahmeeinheit verfügt über eine integrierte Kamera mit fester Optik und einer Beleuchtungseinrichtung. Die Rechnereinheit setzt sich aus einem Embedded Board, einer Batterie und einem Touchscreen zusammen. Durch die modulare Hardwarearchitektur ist es möglich, spezifische Aufnahmeeinheiten für die unterschiedlichsten Messaufgaben und Werkstücke zu entwickeln und durch einen schnellen Wechsel der Aufnahmeeinheit das Handgerät ohne großen Aufwand an die jeweils erforderlichen Prüfaufgaben zu adaptieren.

Zur Detektion und Messung eines Fehlerbildes wird die Aufnahmeeinheit auf dem Prüfobjekt platziert und eine Bildaufnahme gestartet. Die Pixel der Defekte werden mittels Segmentierungsverfahren erfasst und Fehlercharakteristika wie Fehlergröße, Fehlerart oder Qualitätskennzahlen anhand von Auswertealgorithmen bestimmt. Nach der Auswertung werden die Ergebnisse dem Bediener in einem Ausgabefenster auf dem Touchscreen der Rechnereinheit angezeigt.

Das mobile Prüfsystem AICC 2.0 erfasst halbautomatisch Schadensbilder auf Bauteilen in beliebigen Orientierungen und mit minimalem Aufwand und eignet sich daher insbesondere für komplexe CFK-Bauteile in kleinen und mittleren Losgrößen. Die Einbindung des Geräts in die vernetzte Produktion erfolgt über einen lokalen sowie einen cloudbasierten Server. Durch Schaffung von Schnittstellen zu Bearbeitungsmaschinen und Bauteilen in Kombination mit der Entwicklung und Implementierung selbstlernender Algorithmen können Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle aufgrund größerer Transparenz, Reproduzierbarkeit und Dokumentation der Messergebnisse effizient gestaltet werden. Das Prüfgerät AICC 2.0 ermöglicht damit insbesondere KMU den Einstieg in die Digitalisierung der Qualitätssicherung von Fertigungsprozessen.

Danksagung

Das Entwicklungsprojekt AICC 2.0 – Vernetztes Handheldgerät zur automatisierten Oberflächeninspektion von CFK-Bauteilen – wurde im Rahmen des Förderprogramms „Industrie-4.0-Testumgebungen“ mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom DLR Projektträger betreut. Die Projektpartner danken dem BMBF für die gewährte Förderung und dem Projektträger für die Unterstützung.

Projektpartner

Math&Tech Engineering GmbH, Fraunhofer IPA

Förderkennzeichen:     01IS19056