Transferprojekte

Induktive Messverfahren in der Maschine

Analyse von Lösungsansätzen zur automatisierten Prüfung von Dreh- und Frästeilen

Um die Güte der Qualitätsprüfung von Dreh- und Frästeilen zu steigern und gleichzeitig Mittarbeiter bei der Qualitätsprüfung zu entlasten, wurden in diesem Projekt Möglichkeiten zur automatisierten Qualitätsprüfung eruiert, bewertet und getestet. Es konnte gezeigt werden, dass induktive Messverfahren eine gute Möglichkeit zur Prüfung von Maßhaltigkeit in der Maschine auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen (wie z.B. Kühlmitteleinsatz) versprechen. Verfahren der KI-basierten Bildverarbeitung hingegen eigenen sich insbesondere für die Merkmalsprüfung sowie Oberflächenbeurteilung bereits gereinigter Teile außerhalb der Maschine.

Ziel dieses Projektes war die Konzeption einer (teil-)automatisierten Qualitätsprüfung. Diese soll zum einen die Mitarbeiter entlasten und zum anderen die geforderte Produktqualität sicherstellen.

Dafür wurden zunächst die Anforderungen an ein entsprechendes Prüfsystem ermittelt sowie Prüfmerkmale identifiziert und priorisiert. Hierbei zeigte sich, dass die Prüfung der Werkstücke hinsichtlich der Oberflächen und Merkmalsbeurteilung die höchste Zeitersparnis bringt. An zweiter Stelle steht die Prüfung der Maßhaltigkeit. Weitere Anforderungen ergaben sich aus der favorisierten Prüfposition in der Maschine mit schwierigen Umgebungsbedingungen wie Öl und Späne.

Anhand der aufgenommenen Anforderungen wurden verschiedene Sensortechnologien hinsichtlich ihrer Eignung und ihres Potenzials analysiert und bewertet. Die Bewertung zeigte, dass das höchstpriorisierte Merkmal nur durch kamerabasierte Bildverarbeitung prüfbar ist. Diese Prüfung lässt sich jedoch aufgrund der Umgebungsbedingungen nur außerhalb der Maschine umsetzen. In der Maschine selbst können nur taktile und induktive Messmethoden umgesetzt werden. Diese erfüllen zwar nicht das höchst priorisierte Merkmal, decken jedoch die Prüfmerkmale hinsichtlich Maßprüfung (Priorität 2) ab. Um ein möglichst großes Spektrum an hochpriorisierten Prüfmerkmalen abzudecken, wurde sowohl der Kamera-basierte als auch der taktile Ansatz konzeptionell weiterverfolgt.

Um das Potenzial der KI-basierten Bildauswertung gegenüber der klassischen Bildverarbeitung für den gegebenen Fall zu prüfen, wurden Versuchsreihen durchgeführt, wobei eine Fehlererkennung von bis zu 100% erreicht wurde. Zuletzt wurde anhand der Erkenntnisse aus dem Vorversuch ein Konzept für eine entsprechende Prüfstation erstellt. Auch für die taktile Maßprüfung in der Maschine wurde ein geeignetes Konzept entworfen.  

Um die Qualitätskontrolle auch hinsichtlich der Prüfvorbereitung zu automatisieren wurde über die eigentliche Werkstückprüfung hinaus ein Konzept für eine automatisierte Prüfplanerstellung eruiert. Hierbei konnte gezeigt werden, dass es mittels Open-Source-Software möglich ist prüfrelevante Merkmale aus den CAD-Zeichnungen der Werkstücke zu extrahieren. 

Dem Unternehmen wurde der Vorschlag unterbreitet kurzfristig eine taktile Messvorrichtung in der Maschine vorzusehen, um unmittelbar eine Entlastung der Mitarbeiter zu erreichen. Mittel- und Langfristig diese jedoch um eine KI-basierte Prüfstation ergänzt werden, auch welche die optischen Merkmale überprüfen kann.