Die
35. Control öffnet vom 09. bis 12. Mai 2023 in Stuttgart ihre Hallen für neue Entwicklungen, Systeme und Forschungsansätze aus den Bereichen Vision, Bildverarbeitung, Sensorik sowie Mess- und Prüftechnik. Zu den Trendthemen der internationalen Fachmesse für Qualitätssicherung gehören grundlegende Standards, Inline-Prüfprozesse und KI-gestützte Systeme.
Inhaltsverzeichnis
1. VDMA Mess und Prüftechnik informiert zu grundlegenden Standards
2. Predictive Maintenance in der Qualitätssicherung
3. Sonderschau „Berührungslose Messtechnik“ – Exponate im Überblick
4. Fraunhofer Institute zeigen KI-gestützte Systeme
Die 35. Control beleuchtet in der Theorie alle Aspekte der industriellen Qualitätssicherung und präsentiert in der Praxis das aktuelle Portfolio an nutzbaren Technologien, Verfahren, Produkten und Systemlösungen. „Als Trends und aktuelle Marktinteressen stellen wir die Virtualisierung, Automatisierung, Robotik und digitale Zwillingstechnologien fest“, sagt Fabian Krüger, Projektleiter der Control beim Messeveranstalter P.E. Schall. „In diesem Jahr werden wir komplette Prüfkreisläufe mit Anbindung an die Fabrik 4.0 sehen samt Datenflussmanagement, fortschrittlichen Programmierlösungen und roboterbasierten Messungen.“
VDMA Mess und Prüftechnik informiert zu grundlegenden Standards
Der VDMA Mess- und Prüftechnik, beispielsweise, hat mit Unterstützung der Firmen Hexagon, Mahr, Mitutoyo, OGP, Renishaw, Walter Maschinenbau, Wenzel und Zeiss einen Stand auf der Control in Stuttgart realisiert. Dort informieren Verband und Experten aus den Unternehmen über Standardisierungsprojekte: In drei Arbeitskreisen des VDMA Mess- und Prüftechnik werden derzeit grundlegende Standards erarbeitet, die künftig der Kommunikation und Interoperabilität in der Messtechnik Vorschub leisten. Die drei Arbeitskreise befassen sich mit der OPC Companion Specification Geometrische Messsysteme, OPC UA Cutting Tools und dem Standard I++ DME.
Die OPC Companion Specification Geometrische Messsysteme (CS GMS) steht kurz vor der Veröffentlichung. Für geometrische Messsysteme, wie beispielsweise Koordinatenmessgeräte, Form- und Oberflächenmessgeräte sowie Vielstellenmessgeräte, ist die Bereitstellung von Informationen für den Datentransfer von und zu geometrischen Messsystemen über eine einheitliche Schnittstelle definiert, die von MES-Systemen oder anderen Datenverwaltungssystemen genutzt werden kann. Damit wird die digitale Integration messtechnischer Systeme in eine produktive Industrie 4.0-Umgebung herstellerübergreifend vereinfacht.
Mit OPC UA Cutting Tools wurde Ende 2022 ein weiteres Vorhaben gestartet. Ziel ist der Austausch von Werkzeugparameterdaten zwischen CAM-System, Werkzeugschleifmaschine und Werkzeugmessmaschine bei der Herstellung oder Überarbeitung von Zerspanungswerkzeugen. Die neue OPC Companion Specification baut auf den Spezifikationen für geometrische Messsysteme auf und entwickelt diese für das Werkzeugschleifen weiter. Der neue Standard soll auch eine automatisierte Anpassung der Maschineneinstellungen aufgrund der Messergebnisse ermöglichen. Dieser Closed Loop stellt eine wesentliche Erweiterung dar und kann als Baustein auch bei einer Überarbeitung der CS GMS verwendet werden.
Der Standard I++ DME wurde ursprünglich von der Automobilindustrie initiiert, die Weiterentwicklung erfolgt nun durch Hersteller von Koordinatenmessgeräten. Der universelle und herstellerneutrale Schnittstellenstandard ermöglicht, Messmaschine und Messsoftware unabhängig voneinander zu beschaffen oder auszutauschen. Die Anwender können sich für die individuell beste Kombination aus Hard- und Software entscheiden.
Predictive Maintenance in der Qualitätssicherung
„Predictive Maintenance“ ist ein wichtiges Kriterium für die Effizienzsteigerung bei der Qualitätssicherung, meint Markus Riedi, CEO der Opto GmbH. „Die Big-Data-Auswertung von Fertigungsprozessen und die Rückführung in eine intelligente Produktionssteuerung wird nachhaltig den Energieverbrauch senken und die Qualität von Produkten steigern können“, so Riedi. Für ihn liegt die Zukunft der QS in der Automatisierung von Qualitätsprozessen und im immer bedeutenderen Deep Learning für Klassifizierungsaufgaben. „In mehreren Jahren werden Statistiken beweisen, dass die Resultate von KI-gestützten Mess- und Testanlagen DIN-basierte Prozesse bei weitem übertreffen“, sagt Riedi. Sein Unternehmen aus Gräfelfing kommt mit inline-prozesstaugliche Sensoren, den Solino-Imaging-Modulen, nach Stuttgart.
Sonderschau „Berührungslose Messtechnik“ – Exponate im Überblick
Bereits zum 17. Mal befasst sich auch die Sonderschau des Fraunhofer Geschäftsbereichs Vision mit dem Thema „Berührungslose Messtechnik“. Der Bereich stellt dieses Jahr Exponate zu den Themen Inspektion und Charakterisierung von Oberflächen, optische 3D-Messtechnik, Inline-Messen und Prüfen und Bauteilidentifikation, Augmented Reality und Spektroskopie vor. Daneben werden auch Neuentwicklungen zur Prüfung von Bauteilen unterhalb der Oberfläche bzw. im Materialinneren mit Technologien wie Röntgen, Terahertz, Ultraschall oder Hochfrequenzradar zu sehen sein. Zahlreiche Exponate arbeiten mit Verfahren der Künstlichen Intelligenz oder des Maschinellen Lernens, sodass Interessierte sich auch hier einen Überblick über aktuelle Trends verschaffen können.
Schnelles Inline-3D-Mikroskopie-System zur Inspektion kleinster Strukturen
Das AIT Austrian Institute of Technology aus Wien stellt mit „ICI:microscopy“ ein System zur simultanen mikroskopischen 2D- und 3D-Qualitätskontrolle vor. Das Inline-3D-Mikroskop liefert bis zu 60 Millionen 3D-Punkte pro Sekunde und ermöglicht so auch das schnelle Abscannen größerer Flächen. Es ist zur Inspektion kleinster Strukturen auch bei hohen Bandgeschwindigkeiten geeignet und basiert auf der am AIT entwickelten „Inline Computational Imaging (ICI)“ Technologie. Diese kombiniert die Methoden Lichtfeld und Photometrie, indem sie die natürliche Transportbewegung des Objekts für die simultane Erfassung unter verschiedenen Betrachtungs- und Beleuchtungsrichtungen nutzt. Das System kann zur zuverlässigen 3D-Analyse von komplexen Geometrien und herausfordernden Oberflächeneigenschaften eingesetzt werden. Mögliche Anwendungsgebiete finden sich beispielsweise in der Elektronikfertigung, bei der Inspektion von metallischen Oberflächen oder im Verpackungs- und Sicherheitsdruck.
Aussteller: AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Wien (Österreich)
SWIR-Wärmebildkameras für Hochtemperaturanwendungen
Die InfraTec GmbH Infrarotsensorik und Messtechnik aus Dresden stellt mit den Systemen „ImageIR 8100“ und „ImageIR 9100“ zwei neue SWIR-Wärmebildkameras vor, die speziell für thermographische Messaufgaben mit sehr hohen Temperaturen und herausfordernden Materialien entwickelt wurden. Beide Kameras arbeiten im kurzwelligen Infrarotbereich (SWIR) und sind mit einer hohen Messgenauigkeit sowie einer sehr guten Kurz- und Langzeitstabilität ausgestattet. Einsatzgebiete finden sich beispielsweise bei emissionsgradoptimierten Messungen von Temperaturen auf metallischen Oberflächen in Hochtemperaturbereichen zwischen 300 °C und 1.700 °C, in der additiven Fertigung und bei Laseranwendungen oder auch in der Metallindustrie im Bereich Schweißprozesse oder Presshärten.
Aussteller: InfraTec GmbH Infrarotsensorik und Messtechnik, Dresden
3D-Time-of-Flight-Kameramodul für Industrie- und Roboteranwendungen
Die Lucid Vision Labs GmbH aus Ilsfeld präsentiert die neue „Helios2 Wide 3D Time-of-Flight-Kamera“, die einen DepthSense IMX556PLR Back-Illuminated ToF-Bildsensor von Sony verwendet und außerdem ein Weitwinkelobjektiv mit einem Blickwinkel von 108º nutzt. Die ToF-Kamera ist besonders für Anwendungen mit geringem Arbeitsabstand und großem Arbeitsbereich geeignet, wie z. B. Palettieranwendungen in voller Größe.
Darüber hinaus wird die neue „65 MP Atlas10-Kamera“ mit Remote Direct Memory Access (RDMA) vorgestellt. Die Kamera sendet zuverlässig Daten mit einer Geschwindigkeit bis zu 1,2 GB/s direkt an den Hauptspeicher und umgeht dabei CPU und Betriebssystem. Dies erhöht den Durchsatz und senkt die Latenz. Da die CPU-Leistung, die für zuverlässige Multi-10-GigE-Kameraanwendungen erforderlich ist, nicht belastet wird, wird die allgemeine Datenverarbeitung stark beschleunigt. Durch die Integration von RDMA RoCE v2 in den GigE-Vision-Standard profitieren Verbraucher, die sich für Ethernet-basierte Kameras für ihre Anwendungen mit hoher Bandbreite entscheiden, von schnellen und zuverlässigen hohen Datenübertragungen.
Optisches Messsystem zur schnellen automatisierten Vermessung von rotationssymmetrischen Bauteilen
Das Institut für Umformtechnik der mittelständischen Wirtschaft GmbH aus Lüdenscheid präsentiert zusammen mit der ECM Datensysteme GmbH aus Bliedersdorf ein schnelles optisches Präzisionsmesssystem zur automatisierten Vermessung von Maß-, Form- und Lagetoleranzen an rotationssymmetrischen Bauteilen. Zudem lassen sich auch konkave Unterkopfstrukturen an Schrauben oder Bolzen etc. vermessen.
Das System arbeitet auf Basis des Schattenbildverfahrens, liefert vollumfängliche Messungen im Mikrometerbereich innerhalb von Sekunden und wurde speziell für den Einsatz im Fertigungsbereich entwickelt. Es wird sowohl für die fertigungsbegleitende Stichprobenprüfung (Werkerselbstprüfung) als auch für die Erstbemusterung eingesetzt.
Aussteller: Institut für Umformtechnik der mittelständischen Wirtschaft GmbH, Lüdenscheid
System zur 100-Prozent-Inline-Kontrolle von Präzisions-Schleifprozessen
Die Grapho Metronic Mess- und Regeltechnik GmbH aus München zeigt mit „ABIS“ (Angular Blade Inspection System) ein neues Messsystem zur 100-Prozent-Inline-Kontrolle von Präzisions-Schleifprozessen, das bislang speziell in der Rasierklingenproduktion eingesetzt wird.
Das System vermisst mit hoher Geschwindigkeit die Klingenkontur im laufenden Prozess, sodass rechtzeitig vor dem Erreichen von Toleranzgrenzen die Produktionsmaschinen nachjustiert werden können, wodurch der Ausschuss minimiert wird.
Weitere Anwendungsbiete finden sich in allen Bereichen, in denen eine winkelige Größe auf kleinem Maßstab inline in einer Maschine vermessen werden soll.
Aussteller: Grapho Metronic Mess- und Regeltechnik GmbH, München
Bildverarbeitungslösungen für die Lithiumbatterieindustrie
Die OPT Machine Vision GmbH aus Leinfelden-Echterdingen präsentiert Bildverarbeitungslösungen für die Lithiumbatterieindustrie, von Kameras und Objektiven über Beleuchtungen bis hin zu 3D-Laserprofilscannern und Smart Codelesern. Neben diesen Hardwarelösungen wird ebenso eine Vision-Software, die speziell für die Hochgeschwindigkeits-Inspektion von Lithiumbatterien entwickelt wurde, gezeigt. Diese verfügt über umfangreiche und vollständige Funktionsmodule, die die hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten der Algorithmen sicherstellen.
Aussteller: OPT Machine Vision GmbH, Leinfelden-Echterdingen
Multisensorale Werkstoffcharakterisierung
Das Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien Digital der Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbH aus Graz (Österreich) zeigt einen Demonstrator, der das Funktionsprinzip eines neuen Systems zur multispektralen Datenerfassung in der Kreislaufwirtschaft aufzeigt. Mithilfe des Systems, das aus einer 3D- und einer UV-Kamera, Imaging Spektrographen, NIR- und Multispektral-Kameras sowie akustischer Sensorik besteht, können in Kombination mit Algorithmen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz Wert- und Störstoffe in der Abfall- oder in der Kreislaufwirtschaft detektiert werden.
Aussteller: Joaneum Research Forschungsgesellschaft mbH, Digital – Institut für Digitale Technologien, Graz (Österreich)
Software zur automatischen Segmentierung und Klassifizierung mithilfe Künstlicher Intelligenz
Bruker Alicona aus Graz (Österreich) stellt eine Klassifikationssoftware vor, die, basierend auf Künstlicher Intelligenz (KI), die automatische Erkennung von IO- und NIO-Oberflächen ermöglicht. Die Verfahren zur automatischen Klassifizierung und Segmentierung arbeiten mit intelligenten, selbstlernenden Algorithmen, die ein Bauteil charakterisieren, segmentieren, analysieren und klassifizieren, ohne dass spezielle Arbeitsabläufe programmiert werden müssen. Oberflächenparameter zur Bauteilbewertung werden automatisch abgeleitet und ausgewertet. Die Technologie wird z. B. zur Analyse der Kornverteilung auf Schleifwerkzeugen oder zur Beurteilung von sandgestrahlten bzw. laserbearbeiteten Bauteilen eingesetzt.
Aussteller: Bruker Alicona, Raaba/Graz (Österreich)
Anwendungsspezifische LED-Beleuchtungssysteme für die Industrielle Bildverarbeitung (IBV)
Die Büchner Lichtsysteme GmbH aus Welden zeigt mit dem System „Corona-180“ ein großes LED-Ringlicht in Washroom-Ausführung, das speziell für harte Produktionsbedingungen entwickelt wurde und je nach Ausführung im Dauer-, Schalt- oder Blitzbetrieb eingesetzt werden kann. Die LEDs können in mehreren möglichen Öffnungswinkeln, Wellenlängen und Beleuchtungsstärken betrieben werden und sind in bis zu 16 Segmenten getrennt ansteuerbar. Dank der absolut dichten und widerstandsfähigen Bauweise können Reinigungs- und Desinfektionsmittel auch bei höheren Temperaturen und großem Druck nicht eindringen. Darum findet das System insbesondere in der Lebensmittel-, Getränke- oder Pharmaindustrie Anwendung.
Aussteller: Büchner Lichtsysteme GmbH, Welden
Schnelles konfokales 3D-Messsystem zur Prüfung von Oberflächen technischer Bauteile
Die Twip Optical Solutions GmbH aus Pleidelsheim stellt das 3D-Oberflächenmesssystem „Consigno“ vor, das als Labormessgerät sowie aufgrund seiner kleinen und leichten Bauweise als OEM-Messkopf zur Automatisierung von Messtechnikaufgaben eingesetzt werden kann. Das System basiert auf dem konfokalen Messprinzip, das den Schärfentiefebereich für die Topographieerfassung ausnutzt und findet beispielsweise in der Oberflächenkontrolle (Funktionsflächen z. B. bei Mikrooptiken oder Laufflächen von Zylindern und Gleitlagern), bei der Bestimmung von geometrischen Eigenschaften (z. B. Höhe einer Abstufung auf spritzgegossenen Kunststoffbauteilen) oder bei der Rauheits- und Konturmessung Anwendung.
Aussteller: Twip Optical Solutions GmbH, Pleidelsheim
Hyperspektrale Bildverarbeitung zur zuverlässigen Oberflächen- und Dünnschichtinspektion
Hyperspektrale Bildverarbeitung zur zuverlässigen Oberflächen- und Dünnschichtinspektion
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Dresden, und die Dive Imaging Systems GmbH, ebenfalls aus Dresden, stellen mit „imanto obsidian“ ein Messsystem für hyperspektrale Oberflächen- und Dünnschichtuntersuchungen vor.
Die hyperspektrale Bildgebung zeichnet bei der Prüfung einer Untersuchungsprobe das reflektierte Licht nicht nur lateral sondern auch spektral aufgelöst auf. Da sich unterschiedliche Oberflächenzustände, seien sie material- oder topologiebedingt, in einer spektralen Änderung des optischen Verhaltens des Probenabschnitts durch eine abweichende Absorption, Brechung oder Streuung äußern, stellt Hyperspectral Vision ein universelles Werkzeug dar. Denn die Technologie kann die Verteilung vielfältiger Oberflächen- und Schichtparameter oder daraus abgeleitete Probeneigenschaften bestimmen sowie visualisieren und somit industrielle Prozesse aufklären, effektiver machen und automatisieren.
Aussteller: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Dresden und
Dive GmbH, Dresden
Autonomes Prüfsystem für die optische 2D- und 3D-Inspektion von Kleinserien
Die Compar AG aus Pfäffikon, Schweiz, zeigt ein autonomes Prüfsystem zur optischen 2D- und 3D-Inspektion von Kleinserien. Die kompakte und flexible Technologie besteht aus einer Zuführeinheit, einem Roboter und einem Bildverarbeitungssystem. Das Bildverarbeitungssystem erzeugt nicht nur die Informationen für die Robotereinheit zur weiteren Handhabung, sondern übernimmt auch die Qualitätsprüfungen. Von der 2D- bis zur 3D-Prüfung und der integrierten OCV-Prüfung stehen dem Anwender dabei verschiedene Optionen zur Verfügung.
Mittels Deep-Learning Algorithmen kann auch eine qualitative Klassifizierung der Teile durchgeführt werden. Die Technologie kann z. B. zur Prüfung von Kleinteilen in Paletten oder Blistern eingesetzt werden und zeigt, wie die moderne Fertigungsindustrie von autonomen Inspektionssystemen profitieren kann.
Aussteller: Compar AG, Pfäffikon (Schweiz)
Optische Zeichenerkennung mithilfe Künstlicher Intelligenz
Die In-Situ GmbH aus Sauerlach bei München zeigt ein System zur optischen Zeichenerkennung mithilfe Künstlicher Intelligenz. Dank der Deep-Learning-OCR-Technologie können mithilfe des Systems auch Zeichen erkannt werden, die stark deformiert, schief oder schlecht geätzt sind oder einen schwachen Kontrast zwischen Zeichen und Hintergrund aufweisen. Selbst störende Lichtreflexe und unregelmäßige Zeichenabstände werden toleriert. Die Lösung steht sowohl für PC-basierte Systeme als auch als intelligente Kamera des Typs In-Sight D900 zur Verfügung und kann auch in bereits bestehende Produktionsanlagen integriert werden.
Aussteller: In-Situ GmbH, Sauerlach b. München
Optische 3D-Verformungs- und -Dehnungsanalyse von Bauteilen
Zeiss Industrial Quality Solutions, Oberkochen, zeigt mit der „Aramis“-Produktfamilie eine Technologie zur optischen 3D-Verformungs- und -Dehnungsanalyse von Bauteilen und Materialien mit einer Größe von wenigen Millimetern bis hin zu mehreren Metern. Die Systeme liefern präzise 3D-Koordinaten für die Messung von 3D-Verschiebungen, -Geschwindigkeiten, -Beschleunigungen und Dehnungen. Auf Basis dieser Messdaten können Materialkennwerte ermittelt, Simulationsmodelle und Materialmodelle validiert, Crashversuche an Strukturen und Komponenten ausgewertet, Bewegungstrajektorien erfasst und Komponentenverformungen analysiert werden. Die Systeme messen berührungslos, materialunabhängig und basieren auf dem Prinzip der digitalen Bildkorrelation. Die Messungen werden dabei unabhängig von Probengeometrie und -temperatur und mit minimalem Aufwand für die Probenvorbereitung durchgeführt.
Aussteller: Zeiss Industrial Quality Solutions, Oberkochen
Fraunhofer Institute zeigen KI-gestützte Systeme
Das akustische Monitoring ist eine Prüfmethode für die industrielle Qualitätssicherung, bei der anhand der Analyse von Schall Rückschlüsse auf die Qualität von Werkstücken oder Prozessen gezogen werden können, beispielsweise bei Schweiß- oder Zerspanungsprozessen. Die Prüfmethode kann zum Beispiel auch dann zum Einsatz kommen, wenn optische Prüfmethoden an ihre Grenzen stoßen, oder auch in Kombination mit optischen Verfahren. Am Control-Messestand wird dazu vom Fraunhofer IDMT ein Air-Hockey-Tisch präsentiert, an dem die Messebesuchenden selbst eine Partie Air-Hockey spielen und dabei verfolgen können, wie aus unterschiedlichen Materialien gefertigte Pucks, die optisch identisch aussehen, dennoch z.B. beim Auftreffen auf die Bande anhand ihrer akustischen Geräusche und mithilfe maschineller Lernverfahren zuverlässig unterschieden werden können.
Den Messebesuchenden wird zudem auf dem Fraunhofer IPA Eventforum die Möglichkeit gegeben, sich gezielt und umfassend über zukunftsweisende Technologien und Einsatzmöglichkeiten moderner Mess- und Prüftechnik zu informieren. Der Fokus liegt hierbei im Aufzeigen von praxisnaher KI-Anwendung. Es sollen die Möglichkeiten aber auch deren Grenzen hinsichtlich der Qualitätssicherung beleuchtet werden.
KI-basierte Software unterstützt bei Montage und Qualitätskontrolle
Industrielle Montagelinien sind vielfältig: Einige arbeiten mit häufig wechselnden Produktaufbauten, während sich andere durch komplexe Prozesse und hohen Abstimmungsbedarf zwischen Werker und weiteren Experten auszeichnen. Das Fraunhofer IGD unterstützt Anwender mit einer Kombination aus Augmented Reality (AR) und Künstlicher Intelligenz (KI) bei den Herausforderungen in der Produktion. Die Lösung besteht aus einem AR-gestützten Montagearbeitsplatz, der Mitarbeitende durch die Abfolge des Zusammenbaus führt und gleichzeitig eine Qualitätskontrolle der Bauteile sowie eine Remote-Unterstützung ermöglicht. Unternehmen reduzieren so die Fehlerquote und kostenintensive Stillstandszeiten. Auf der Messe Control stellen die Forschenden die Software vor. (eve)
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