Qualitätscheck mit Augmented Reality

Wenn ein Bauteil aus mehreren Komponenten zusammengesetzt wird, ist ein millimetergenaues Arbeiten für die Qualität des Endproduktes entscheidend. Die fertigende Industrie wie die Automobilindustrie bedarf einer verlässlichen Qualitätskontrolle, die sich dennoch nahtlos in den Fertigungsprozess eingliedert.
Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD hat gemeinsam mit der Daimler AG, der TIGRIS Elektronik GmbH und der Ensenso GmbH im Rahmen des Projektes „Scrutinize3D“ ein vollautomatisches System zur optischen Qualitätssicherung im Fahrzeugbau entwickelt.
Ziel war die Etablierung einer Methodik, die vollautomatisiert eine Qualitätskontrolle für zusammengesetzte Bauteile an der Produktionslinie durchführt. Das Projekt wurde Anfang 2019 abgeschlossen und das System ist nun einsatzbereit – im Automobilbau oder anderen Bereichen der fertigenden Industrie.

Live-Abgleich mit CAD-Daten

Die Lösung sieht folgendermaßen aus: An einer Produktionslinie werden Kameras fest verbaut. Diese nehmen die von Robotern oder Arbeitern zusammengebauten Teile auf. Das Produktionskontrollsystem prüft mithilfe der vom Fraunhofer IGD integrierten Algorithmen, ob alle Bestandteile vorhanden sind, ob die richtigen Teile verbaut wurden und ob alle für den nächsten Verarbeitungsschritt korrekt positioniert sind.
Erkennt das System eine Abweichung, stoppt es das Band und signalisiert den Werkern die Notwendigkeit zum Eingreifen. Der entscheidende Vorteil gegenüber vergleichbarer und am Markt etablierter Systeme: Es findet ein Live-Abgleich mit den CAD-Daten, also den ursprünglichen Konstruktionsdaten, statt. Das macht den Qualitätscheck nicht nur besonders genau, sondern auch schnell.

Schnell anpassbar

Alternative Lösungen arbeiten auf Basis von Referenzbildern, das heißt, dass Kamera und System viele Hundert Beispielbilder brauchen, um Abweichungen von der Norm zu erkennen. Das bedeutet ein langwieriges Anlernen, das jedes Mal wiederholt werden muss, wenn sich die Produktvariante oder einzelne Bauteile ändern. Auch hier zeigt das Fraunhofer-System seine Stärken: Ändern sich Fahrzeugkomponenten und damit die Anforderungen an die Qualitätsprüfung, greift es einfach auf eine andere CAD-Datenbasis zu. Damit ist es sehr flexibel und schnell in neuen Situationen einsatzbereit. Die synchronisierten Kameras, welche die Bauteile erfassen, können in einem Augmented-Reality-Prüftisch verbaut werden, um die Qualitätskontrolle und den SOLL-IST-Abgleich zu unterstützen.

Qualitätssicherung to-go dank AR

Auf der CONTROL 2019 präsentierte das Fraunhofer-Team seine Entwicklung anhand der mobilen Prüfvariante. Ein Prüfteil wurde von der Kamera eines Tablets erfasst und in Echtzeit mit den CAD-Daten abgeglichen. Mittels Augmented Reality (AR) wurden nun die fehlerhaft verbauten oder fehlenden Bestandteile visualisiert.
Das Verfahren ermöglicht eine Qualitätsprüfung auch außerhalb des Werkes – bei bereits ausgelieferten Kundenproduktionen oder Zulieferern. Das Prüfsystem ist flexibel an alle Gegebenheiten anpassbar – von der mobilen Tablet-Kamera bis zu 3D-Prüfkamerasystemen an der Produktionslinie. ▪ ds