Optische 3D-Messtechnik

Für die schnelle dreidimensionale Erfassung von Oberflächen setzt das Fraunhofer EZRT hauptsächlich die Lichtschnittmesstechnik ein. Diese ist bei bewegten Objekten besonders vorteilhaft. Umfangreiche Erfahrungen liegen insbesondere bei Anwendungen im Reifenbau, der Prüfung fertiger Reifen und Räder und der Inspektion von Dichtringen für Bremssysteme vor.

Prinzip der optischen 3D-Messtechnik mit Lichtschnitt

Beim Lichtschnittverfahren wird eine Lichtlinie auf das Prüfobjekt projiziert und diese mit einer Spezialkamera unter einem Winkel zur Projektionsrichtung aufgezeichnet. Aus dem Verlauf der Lichtlinie wird ein Höhenprofil berechnet. Durch Bewegung des Objektes durch die Lichtlinie kann die gesamte Oberfläche erfasst werden. Abschattungen durch Strukturen können durch Verwendung mehrerer Kameras oder Laser vermieden werden.

Das Lichtschnittverfahren ist für die schnelle dreidimensionale Erfassung der Oberfläche eines Prüfobjekts hervorragend geeignet. Selbst bei einer lateralen Auflösung von 0,05 mm sind Geschwindigkeiten im Bereich 1 m/s realisierbar, wobei die Höhenauflösung im Mikrometerbereich liegen kann. Durch geeignete Vorverarbeitung der Daten können Strukturen detektiert werden, deren Höhenabweichung weniger als 1 µm beträgt.

Systemlösung Tire Checker

Systembeschreibung

Das international patentierte TireChecker Messsystem besteht aus einem oder mehreren Laser-Lichtschnitt-Sensoren und einer PC-basierten speziellen Auswertesoftware, die komplette Geometriemessungen auch bei hohen Geschwindigkeiten ermöglichen. Die Software erfasst in einem Messdurchgang Beulen, Einschnürungen sowie Höhen- und Seitenschlag mit hoher Genauigkeit und Sicherheit. Durch die Verwendung von Linienlasern wird die komplette Vermessung des Reifens auch auf komplexen Oberflächen wie Schriften oder Symbolen möglich. Auf diese Weise kann die Ausdehnung von Beulen und Einschnürungen in allen drei Raumrichtungen vermessen werden.

Beim Lichtschnittverfahren wird eine Lichtlinie auf den Reifen projiziert und diese mit einer Spezialkamera unter einem Winkel zur Projektionsrichtung aufgezeichnet. Aus dem Verlauf der Lichtlinie wird ein Höhenprofil berechnet. Durch Drehung des Reifens werden innerhalb einer Sekunde einige Tausend Höhenprofile der Oberfläche aufgezeichnet.

Maßgeschneiderte Lösungen

Unsere Stärke liegt in unserer Flexibilität: in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden erarbeiten wir die optimale Lösung für seine spezifischen Bedürfnisse. Maschinenherstellern bieten wir die Anpassung des gesamten Messsystems an seine Reifenprüfanlage und die Möglichkeit zur Lizenzfertigung des Messsystems. Sensoren und Software werden auf Wunsch in enger Abstimmung mit dem Endanwender an spezielle Messaufgaben angepasst. In Kooperation mit unseren Partnern ist auch die Realisierung kompletter Prüfanlagen für neue Messaufgaben möglich.

Durch unsere jahrelange Erfahrung auf den Gebieten Sensorik und Bildverarbeitung sind wir in der Lage, aktuelle Forschungsergebnisse industriell nutzbar zu machen, und so für einen schnellen Transfer neuer Technologien in die Anwendung zu sorgen. Die ständige Weiterentwicklung des Systems fördert, dass TireChecker auch zukünftig das optimale Messsystem für die Geometriemessung an Reifen bleibt.

Leistungsmerkmale

  • Taktzeit typ. unter einer Sekunde
  • präzise Geometrie- und Beulenmessung auf einer oder beiden Seitenwänden und optional der Lauffläche
  • Messspuren für jeden Reifen individuell einstellbar
  • Beulenmessung auch auf strukturiertem Untergrund und Schriften
  • Keine Referenzaufnahmen erforderlich
  • Flexibel an unterschiedliche Testmaschinen adaptierbar
  • Offline-Auswertung gespeicherter Aufnahmen

Systemlösung Splice Checker

Systembeschreibung

Bei der Herstellung von Reifen werden unterschiedliche Materiallagen auf eine Trommel gewickelt, der Reifen also Lage für Lage aufgebaut. Für die Qualität und Sicherheit des Reifens ist entscheidend, dass Anfang und Ende jeder Lage eine definierte Überlappung aufweisen.

Bislang werden zur Bestimmung des Überlapps Messsysteme eingesetzt, die lediglich einzelne Spuren erfassen. Das vom Fraunhofer EZRT entwickelte Prüfsystem SpliceChecker setzt die Lichtschnittmesstechnik ein, um erstmalig den Aufbau des Reifens über die gesamte Breite und den gesamten Umfang im Produktionstakt zu überwachen. Als Ergebnis der Messung wird nicht nur der Überlapp bestimmt, sondern zusätzlich auch ein möglicher seitlicher Versatz der Lage gegenüber der Sollposition. Optional kann auch überprüft werden, ob die Materiallage tatsächlich aufgebracht oder fälschlicherweise ein Material eingesetzt wurde, dass eine falsche Dicke oder Breite aufweist. Ebenso können Produktionsfehler wie umgeklappte Ecken („Eselsohr“) oder Faltenbildung erkannt werden.

Beim Lichtschnittverfahren wird eine Lichtlinie quer zur Materiallage auf die Aufbautrommel projiziert und diese mit einer Spezialkamera unter einem Winkel zur Projektionsrichtung aufgezeichnet. Aus dem Verlauf der Lichtlinie wird ein Höhenprofil berechnet. Während des Reifenaufbaus werden innerhalb einer Sekunde bis zu 8000 Höhenprofile der Materiallage aufgezeichnet. Dies ermöglicht die Überwachung des Reifenaufbaus selbst bei einer Auflagegeschwindigkeit von 120 m/min.

Maßgeschneiderte Lösungen

Die bisher eingesetzten SpliceChecker Messsysteme erfassen den Lagenaufbau auf einer Breite von 400 mm bzw. 700 mm. In Entwicklung befindet sich ein modulares System, das eine Lagenbreite bis zu 1000 mm mit einer einzigen Messkamera erfassen kann. Messgeschwindigkeit und -auflösung werden an die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden angepasst. Durch die Koppelung an vorhandene übergeordnete Maschinensteuerungen ist eine Integration in bestehende Fertigungssysteme möglich.

Leistungsmerkmale

  • Datenaufnahme während des Lagenaufbaus
  • Für sämtliche Materiallagen (Innerliner, Ply, Breaker, etc.) einstzbar
  • i.d.R. keine zusätzliche Zykluszeit erforderlich
  • Vermessung der gesamten aufgebrachten Materiallage
  • Präzise Bestimmung des Splice (Überlapp/offen) über die gesamte Breite
  • Bestimmung von Materialbreite und Versatz über die gesamte Aufwicklung
  • Kundenspezifische Auswertungen möglich
  • Keine Referenzaufnahmen erforderlich
  • Flexibel an unterschiedlichste Reifenbaumaschinen anpassbar
  • Offline-Auswertung gespeicherter Aufnahmen

Anwendungsfelder der Optischen 3D-Messtechnik

  • Vermessung von Reifen
  • Qualitätskontrolle von Reifen

Vorteile und Nutzen

  • Äußerst geringe Taktzeit von typ. unter einer Sekunde
  • Individuell auf den Kunden anpassbare Systeme
  • Keine Referenzaufnahmen erforderlich
  • Flexibel an unterschiedliche Testmaschinen adaptierbar
  • Offline-Auswertung gespeicherter Aufnahmen