Carl Zeiss Optotechnik GmbH - Optische Messtechnik
Mittwoch, 02 April 2014 02:00

AUDI setzt im Presswerk bei der Qualitätskontrolle von Außenhautteilen auf automatisierte optische Oberflächeninspektion

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Optisches System inspiziert Oberfläche von Aussenhautteilen

ZEIT- UND KOSTENSPARER

Vorsprung durch Technik - AUDI setzt im Presswerk bei der Qualitätskontrolle von Außenhautteilen auf automatisierte optische Oberflächeninspektion. Die Oberflächenqualität eines Fahrzeuges wird vom Kunden stark in Zusammenhang mit der Qualität des Gesamtfahrzeuges gebracht, weshalb die Automobilhersteller zur Absicherung einer fehlerfreien Außenhautoberfläche enorme Anstrengungen unternehmen.

In allen Stufen der Prozesskette, beginnend beim Einzelteil im Presswerk wie am Beispiel AUDI AG (Ingolstadt), über den Karosseriebau und das Finish-Band, bis hin zur finalen Lackierung wird die Oberfläche durch erfahrene Mitarbeiter inspiziert und gegebenenfalls nachgearbeitet. Ein großes Kostenreduktionspotential ergibt sich, wenn Fehler schnell und möglichst frühzeitig erkannt und objektiv klassifiziert werden. Vorsprung durch Technik – das gilt bei AUDI Ingolstadt auch in der Qualitätskontrolle im Presswerk 3. Hier setzen die Prüfer auf das optische Oberflächeninspektionssystem ABIS II von Steinbichler Optotechnik.

Während einer Abpressung von Außenhautteilen werden stündlich Einzelteile auf deren Oberflächenqualität mit dem ABIS II System geprüft. Geschah dies früher manuell mit einem Abziehstein, was bei einem Seitenwandrahmen mindestens 30 Minuten in Kauf nahm, erfolgt heute die Oberflächeninspektion mit dem robotergestützten System in weniger als 2 Minuten, d.h. die Rückmeldung über die Oberflächenqualität an die Mitarbeiter an der Presse erfolgt wesentlich schneller. Diese deutlichen Zeit- und Kostenvorteile sind das Ergebnis einer vorausschauenden Strategie im Qualitätsmanagement. Vorsprung durch Technik, diese Philosophie verfolgte AUDI konsequent auch bei der Einführung dieser Technologie, als man als Industriepartner gemeinsam mit Steinbichler Optotechnik ab 2003 an einem Entwicklungsprojekt zur automatischen optischen Oberflächenfehlerdetektion von unlackierten Außenhautteilen arbeitete (Projektname OPAQ) und bis 2006 ein Pilotanlage nach den Anforderungen in einem Presswerk konzipierte und aufbaute.

Nun ist die Oberflächeninspektionsanlage fester Bestandteil des Qualitätsprüfungsprozesses an den Großraumsaugerpressen GRS 13 und GRS 14. AUDI-Mitarbeiter und Oberflächenspezialist Uwe Walcher betreut die ABIS II- Anlage als Einrichter, d.h. er programmiert die Messprogramme für die Bauteile, schult die Bediener und legt gemeinsam mit den Auditoren die Grenzmuster fest. Er bringt es mit seiner Aussage auf den Punkt: „Die optische Oberflächeninspektionsanlage muss Tag und Nacht einsatzbereit sein und ersetzt nun den Abziehstein des Prüfers. Somit können jetzt in der gleichen Zeit mehr Teile geprüft und objektiv klassifiziert werden“. Auch die Ausschusskosten durch abgezogene Außenhautteile seien signifikant gesenkt worden, so Uwe Walcher weiter, da bei AUDI aufgrund des hohen Oberflächenqualitätsanspruches keine abgezogenen, verkratzten Bauteile in den Produktionsprozess zurück fließen dürfen. Kernstück des Oberflächeninspektionssystems stellt der ABIS II-Sensor dar (ABIS - Automatic Body Inspection System).

Die robuste Ausführung des ABIS II -Sensors in einem gekapselten Aluminiumgehäuse gewährleistet sowohl bei typischen Beschleunigungsbelastungen im Robotereinsatz als auch bei fertigungsnahen Umgebungsbedingungen (Vibrationen, Hallenlicht, Temperatur etc.) die sichere Messdatenaufnahme. Das Sensorkonzept beruht auf der sog. Projected-Fringes-Technik, bei der ein periodisches Gitter auf das Objekt projiziert wird und das Streifenmuster von einer senkrecht zur Oberfläche stehenden Kamera erfasst wird. Durch die Anwendung der 1-Bild Technik wird eine extrem kurze Bildaufnahmezeit von 0,1 Millisekunden sichergestellt, so dass Vibrationen und Schwingungen, wie sie im Fertigungsprozess in den Werkshallen immer vorhanden sind, völlig vernachlässigbar sind. Die Bedienung eines Offline-Systems ist durch Nutzung eines Touchscreens auch mit Schutzhandschuhen problemlos möglich. Bei der Konzeption einer Anlage wird anhand der größten zu vermessenden Bauteile die Position und Größe des Roboters mithilfe von Simulationen bestimmt.

Der Roboter kann sowohl stehend auf einer Säule oder wie bei AUDI Ingolstadt (Halle N58) hängend montiert sein. In beiden Fällen wird das Bauteil auf einen Tisch abgelegt und der Prüfer wählt zum Start der Messung das Bauteil dann am Bildschirm aus. Die Lage des Bauteils auf dem Tisch wird mit Hilfe eines optischen Lageerkennungssystems bestimmt und dementsprechend die Roboterbahn korrigiert. Die integrierte Klassifikation der messbaren Fehler ist ein essentieller Bestandteil der Datenauswertung, um in den nachgelagerten Entscheidungsprozessen die entsprechenden Qualitätskriterien automatisch anwenden zu können.

Die ABIS-Software ermöglicht die Bildung von Fehlermerkmalen und Gravitätseinteilungen (Eingabe von Erfahrungswerten der Auditoren); nicht jeder gefundene Defekt ist lack relevant und muss nachgebessert werden. Ferner wird bei Produktionsbeginn oftmals eine höhere Fehlertoleranz gestattet, d.h. das Qualitätsziel ändert sich mit der Produktionszeit, deshalb ist die Toleranz der Fehlerklassifikation einstellbar. Die gefundenen und klassifizierten Oberflächendefekte werden am Monitor auf der CAD Darstellung des Bauteils farblich dargestellt. Zusätzlich kann über entsprechende Fehlerstatistiken (Trendanalysen) die Verbesserung des Prozesses (z.B. Optimierung im Werkzeug) und der Einfluss von Materialänderungen (z.B. bei einem Zuliefererwechsel) dokumentiert werden. Mit dem ABIS II System in der Pressenhalle 58 werden die Außenhautteileumfänge (Seitenwandrahmen, Türen, Kotflügel, Front- und Heckklappen) der Modelle AUDI TT, AUDI A3 und AUDI A4 auf deren Oberflächenqualität inspiziert, und die Ergebnisse fließen in die Qualitätsbeurteilung der Serie ein.

Mit sämtlichen Varianten sind derzeit über 30 Bauteile auf der Inspektionsanlage eingerichtet; weitere Bauteile sind in Arbeit. „Die Oberflächeninspektionsanlage im Presswerk Nord (Anm.: am Standort Ingolstadt) überzeugt durch ihre Zuverlässigkeit und ist fester Bestandteil in unserem Prüfprozess“, sagte AUDI-Mitarbeiter Uwe Walcher bei einem Treffen Anfang 2010, „und wir denken ernsthaft über eine Erweiterung unserer Prüfkapazitäten nach, d.h. dass die Anlage für das Presswerk Süd (Anm.: ebenfalls am Standort Ingolstadt) dupliziert werden soll.“

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