Autarke Qualitätssicherung für die Automobilfertigung: Inspektion von Roh- und Fertigbremsscheiben in 2D und 3D

Um mögliche Fehler oder Abweichungen von Vorgaben möglichst früh zu detektieren und die subjektive Bewertung durch den Menschen auszuschließen, war es das Ziel, ein automatisches System zur Handhabung und Inspektion von Roh- bzw. Fertigbremsscheiben zu entwickeln. Im Vordergrund stand dabei die Forderung nach einer kompakten, einfachen Prüfzelle, die Inspektion und Handhabung miteinander integriert. Die Anlage sollte die gängigen Bremsscheiben-Durchmesser und -Maße prüfen können sowie einen Vollschicht-Dauerbetrieb zulassen. Bremsscheiben, die fehlerhaft sind oder nicht den Vorgaben entsprechen, sollten so früh wie möglich erkannt und aus dem Produktionsprozess aussortiert werden. Dabei sollte die manuelle Inspektion ersetzt und bereits bestehende Überprüfungen in die Anlage integriert werden. Aus diesen Forderungen wurde die Bremsscheiben Inspektionsanlage (BSI) entwickelt, welche die Prüfung von Roh- bzw. Fertigbremsscheiben gleichermaßen ermöglicht und als Ergebnis ein gesamtheitliches Protokoll der Bremsscheibe erstellt. Die Inspektionsanlage prüft folgende Kriterien: Durchmesser, Höhen, Lüfterschlitzfehler wie Verschlüsse, Lunker, Grate, Rippenbruch – ferner die Oberflächenprüfung von Rissen, Lunkern, Dellen, Hiebwerken und weiteren. Bei Fertigbremsscheiben prüft die Anlage auf Oberflächenbeschichtung sowie die Lesbarkeit von Schlagzahlen oder Bedruckungen. Ablauf der Prüfungen von Roh- und Fertigbremsscheiben Alle Prüfungen an Roh- bzw. Fertigbremsscheiben werden durch die gleichzeitige Verwendung von 2D- und 3D-Kameras durchgeführt. Die Beleuchtung bzw. Linienlaser werden entsprechend der Prüfaufgabe ausgewählt. 3D-Aufnahmen werden im Lichtschnittverfahren aufgenommen. Fehler wie Blasen oder Lunker sind als Höhenabweichungen hell oder dunkel vom mittleren Grauwert dargestellt und werden über lokale Auswertfunktionen gefunden. Pseudofehler wie bestimmte Verschmutzungen an Rohbremsscheiben dürfen – auch wenn Sie aussehen wie Fehler – nicht ausgeworfen werden. Daher werden mittels 3D-Aufnahmen Höhenprofile erstellt, um die Tiefe der Auffälligkeiten zu ermitteln und somit Pseudo-Ausschuss zu vermeiden. Die in der Tiefe liegenden Kühlkanalfehler werden mittels 2D-Grau-Wertkamera zeitgleich aufgenommen und über ein Kühlkanalvergleichsprogramm ausgewertet. Deshalb wird bei den Fertigbremsscheiben die 3D- und 2D-Aufnahme zeitgleich verwendet. Generell wird bei der Kontrolle von Roh- und Fertigbremsscheiben eine 2D- und 3D-Inspektion eingesetzt. Bei Fehlern, die im späteren Arbeitsprozess nicht beseitigt werden können, kann die Bremsscheibe vor der Veredelung aus dem Produktionsprozess genommen werden. Das bringt Sicherheit, Qualität und spart Material. Als zusätzliche Prüfmöglichkeit bietet ibea eine Eigenresonanz-Klangprüfanlage. Hier wird das Klangspektrum von Rohbremsscheiben geprüft. Bremsscheiben mit unzulässigen Schwingungen können aussortiert werden. Aufbau und mechanische Funktion der Inspektionsanlage Die Bremsscheiben werden vor dem Einzugsband auf einer Rollenbahn vorgestaut. Dazu werden zwei Stopper ausgefahren, die eine Anzahl von Bremsscheiben vorstauen. Die Einschleusung einer Bremsscheibe erfolgt, wenn eine gewisse Vorstaulänge erreicht wurde. Sodann wird eine Bremsscheibe eingezogen und auf ein Vorlegeband abgelegt. Sofern das Prüfkarussel frei ist, wird die Bremsscheibe mittels Gurt bzw. Kettendoppelbahn in die Prüfzelle gefahren. Die Zelle besitzt drei Andruckrollen, die in der Höhe verfahrbar sind. Die hinteren zwei Rollen befinden sich in halb angehobener Stellung, gegen die die Bremsscheibe fährt. Die Bremsscheibe wird so mittig über diese Zentriervorrichtung gefahren. Die dritte Rolle wird hochgefahren, alle drei Rollen werden zusammengefahren und zeitgleich angehoben, um die Bremsscheibe frei zu zentrieren. Sobald dies erreicht wurde, wird die Bremsscheibe um 360° gedreht und dabei von drei Zeilenkameras aufgenommen. Eine Kamera nimmt dabei ein Bild von schräg unten auf, eine weitere von schräg oben. Die dritte Kamera nimmt die Kühlkanäle auf. Dabei sorgt eine spezielle Beleuchtung dafür, dass die Beleuchtung aller Fehler dargestellt werden kann. Die Anlage arbeitet verschleißfrei bei circa sechs Scheiben pro Minute. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Handhabungsteil und einem Bildverarbeitungsteil, der in einem Systemschaltschrank untergebracht ist. Die Bedienungen und auch die Motorverstellungen werden von einem Programm gesteuert. Die Anlage ist bedienerfreundlich und für die Verkettung im Linienverbund geeignet. Für die Gutteil-/Schlechtteil-Separierung können Umlenkförderband oder Auswerfer angeboten werden. Die Übergabe an einen Pack-Roboter ist vorbereitet. Die Anlage kann auf individuelle Kundenwünsche angepasst werden und der Invest sollte sich innerhalb von 1,5 Jahren amortisieren.