Modellbasierte optische Montageassistenz
Eine Vielzahl industrieller Montageprozesse ist durch eine hohe Variantenvielfalt auf Grund eines hohen Grades an Individualität der Produkte geprägt. Werden die Montagearbeiten manuell ausgeführt, ist die Qualität des Endprodukts subjektiv beeinflusst. Für eine gesicherte und effektive Fertigung werden in zunehmendem Maße fertigungsintegrierte Prüfsysteme eingesetzt, welche unmittelbar im Anschluss an einzelne Montagehandlungen das Ergebnis prüfen. Die Prüfung liefert eine Aussage über das Vorhandensein, die Richtigkeit und die korrekte Einbaulage des montierten Teils. Weiterreichende Lösungen bieten dem Werker bereits vor der Montage eines Teils eine gezielte Unterstützung mithilfe sogenannter Augmented Reality (AR)-Systeme.
Kamerabild der Montageszene mit eingeblendetem Qualitätsprüfergebnis
Quelle: Fraunhofer IFF
Kamerabild der Montageszene mit eingeblendeter Assistenzfunktionalität
Quelle: Fraunhofer IFF
Dabei handelt es sich um eine "Anreicherung" der optischen Sinneswahrnehmung des Menschen um situationsgerechte, virtuelle Informationen, die über geeignete Visualisierungstechnik dargeboten werden. Einerseits kann damit der nächste auszuführende Arbeitsschritt visualisiert werden und andererseits das Ergebnis der Qualitätskontrolle des Montageschritts visuell dargestellt werden.
Die Qualitätskontrolle bei derartigen Systemen wird durch bildverarbeitende Algorithmen durchgeführt, die im Fall einer Assistenzfunktionalität direkt an das AR-System gekoppelt sind.
Als Information stehen dem System die Konstruktionsdaten der gesamten Baugruppe inklusive aller Einzelbauteile in Form von CAD-Modellen zur Verfügung (Bild 1). Die Prüfung bzw. Assistenz für einen Montageschritt gestaltet sich dann wie folgt: Das System ermittelt aus den CAD-Daten den Typ sowie die räumliche Position und Orientierung des aktuellen Bauteils. Über eine Kamera, die die gesamte Szene betrachtet, wird ein Bild generiert, das mit den CAD-Daten verglichen wird. Wurde das aktuelle Bauteil nicht korrekt montiert, wird der Fehler sofort visualisiert und kann umgehend behoben werden (Bild 2). Bei der Nutzung der Assistenzfunktionalität wird dem Werker eine visuelle Information über Typ, Montageort und Teilorientierung bereitgestellt (Bild 3).
Mithilfe derartiger Systeme können komplexe und variantenreiche Montageprozesse effizient und mit einem hohen Maß an objektiver Produktqualität gestaltet werden. Durch die Prozessintegration der Qualitätsprüfung erfolgt eine direkte Rückkopplung der Prüfergebnisse, wodurch zeit- und kostenaufwändige Nacharbeit vermieden werden kann.
Die Möglichkeiten der optischen Montageassistenz werden vom Fraunhofer IFF am Messestand der Fraunhofer-Allianz Vision bei der Control 2008 in Stuttgart präsentiert. Die Fraunhofer-Allianz Vision ist ein Zusammenschluss von Fraunhofer-Instituten zu den Themen Bildverarbeitung, optische Inspektion und 3-D-Messtechnik, Röntgenmesstechnik und zerstörungsfreie Prüfung.
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