Kfz-Prüftechnik Inline-Radprüfung in 20 Sekunden

Forscher am Fraunhofer IFF haben gemeinsam mit ihrem Industriepartner Ascona ein inlinefähiges System zur berührungslosen Kontrolle von Fahrzeugrädern entwickelt. Damit wird erstmals eine hundertprozentige Qualitätskontrolle im laufenden Fertigungsprozess möglich.

Bislang werden Fahrzeugräder meist nur stichprobenhaft und abseits der Produktionslinie auf bis zu 80 funktionsrelevante Geometriemerkmale wie Rund- und Planlauf, Radbreite und Durchmesser geprüft. Die oftmals mit taktiler Messtechnik durchgeführten Tests nehmen pro Rad etwa 45 bis 60 Minuten in Anspruch. Eine 100-Prozent-Kontrolle aller produzierten Räder ist damit nicht möglich.

Abhilfe schafft nun der »Wheelinspector«: Er ermöglicht erstmals eine vollständige optische, berührungslose Messung von Leichtmetallrädern direkt im Produktionsablauf. Unmittelbar nach der mechanischen Bearbeitung vergleicht die neue 3D-Laser-Technologie die realen Endprodukte mit ihrem digitalen Modell. Dabei erfasst sie eine Vielzahl geometrischer Parameter und ist mit einer Zykluszeit von 20 Sekunden für die Prüfung eines Rades vollständig in den Fertigungsfluss integrierbar.

Basis des Systems ist die am IFF entwickelte Technologie OptoInspect 3D, die mit punkt- und linienförmig messender Triangulation arbeitet. Das Verfahren nutzt eine Laserlichtprojektion. Eine Kamera registriert das diffus reflektierte Licht der Projektion vom Bauteil. Aufgrund der Blickperspektive verändert sich die Laserprojektion im Kamerabild entsprechend der Form des Rades. Beim Wheelinspector besteht die Messanordnung aus vier Sensoren und einem komplexen Achsensystem für die Messbewegung und Zustellung der Sensoren. Das System kann eine große Produktvielfalt in derselben Maschine kontrollieren – selbst bei einem regelmäßigen Wechsel zwischen verschiedenen Radtypen.

Bei der Prüfung laufen die Räder über eine Rollenbahn in die Messvorrichtung ein, werden mittig ausgerichtet und mechanisch fixiert. Eine vorgelagerte, bildgestützte Identifikation erkennt den jeweiligen Radtyp und übermittelt der Messvorrichtung spezifische Merkmale wie Durchmesser, Breite oder Einpresstiefe. Mit Hilfe dieser Koordinaten richten sich die Zustellachsen für die Sensoren auf die jeweils korrekte Position aus. Der Sensorverbund dreht sich 360 Grad um das Rad herum und erfasst die Messwerte. Der gesamte Messzyklus für ein Rad dauert ca. 20 Sekunden. Das System vergleicht die 3D-Messergebnisse mit den Toleranzvorgaben aus dem 3D-CAD-Modell des Fahrzeugrads. Bauteilabweichungen infolge von Werkzeugverschleiß oder -bruch werden unmittelbar an die Maschinen rückgemeldet. Das verhindert Serienfehler und die damit verbundenen Folgeaufwendungen.