Ein Roboterauge prüft die Qualität im Karosseriebau

Die Qualitätskriterien der Automobilproduzenten erfordern es z.B., dass Türen, Motorhaube und Heckklappe präzise eingesetzt sind. Zur Überprüfung vermisst man den jeweils verbleibenden Spalt zwischen dem beweglichen Funktionsteil und dem tragenden Rahmen. Für diesen Messprozess hat die Projektgruppe der FH Gießen-Friedberg eine neuartige Lösung gefunden. Zum Einsatz kommt dabei ein Industrieroboter, dessen Bewegung beim Abfahren des jeweiligen Spaltes mit einem Scanner durch eine Stereokamera gesteuert wird.

Die Professoren Dr. Berthold Franzen, Dr. Klaus Rinn und Dr. Klaus Wüst haben in die Entwicklung Kenntnisse aus ihren Fachgebieten Protokollentwurf, Robotik und Bildverarbeitung eingebracht. Koordinator war der Wissenschaftliche Mitarbeiter Michael Kreutzer. Eingebunden in das Vorhaben waren mit Jan Hain und Margarita Haubetz auch zwei Diplomanden des Studiengangs Informatik, die Teilaufgaben lösten. Als Kooperationspartner beteiligte sich die Firma Exact Vision GmbH, ein Unternehmen aus Bischoffen, das auf Messtechnik für die Automobilindustrie spezialisiert ist und 50.000 Euro aus dem Technologieförderprogramm der HessenAgentur in das Projekt investierte.

Es sind vor allem zwei Messgrößen, die bei der Kontrolle eines Spaltes in der Karosserie interessieren: „Gap“ meint dessen Breite und „Flush“ den Versatz der Ebenen auf beiden Seiten des Spaltes. Um diese Werte exakt zu bestimmen und um zu ermitteln, ob sie die Normvorgaben des Automobilproduzenten erfüllen, muss man die Rundung der Bleche in die Vertiefung hinein vermessen. Das leisten spezielle Doppel-Lichtschnittsensoren, die aber nur dann wie gewünscht funktionieren, wenn sie im richtigen Winkel und Abstand über den Spalt geführt werden. Dieser Aufgabe – einen Doppel-Lichtschnittsensor automatisch mit einem Roboter bestmöglich ausgerichtet auf einer optimalen Bahn berührungslos über einen unbekannten, beliebig gekrümmten Spalt zu leiten – hat sich das FH-Team mit Erfolg angenommen.

Bei der Entwicklung ging es darum, das System so zu konzipieren, dass es eine Reihe von Arbeitsschritten in einem möglichst flüssigen Ablauf ausführen kann. Dazu gehören die fotogrammetrische Vorabmessung von Position und Ausrichtung des unbekannten Spaltes, die Berechnung des günstigsten Messpfades für den nächsten Abschnitt und der jeweils optimalen Ausrichtung des Doppel-Lichtschnittsensors, die rechnerische Vorbeugung einer Kollision mit der Karosserie, die Übermittlung dieser Daten an die Robotersteuerung und die eigentliche Messung zur Qualitätskontrolle.

All diese Teilfunktionen leistet der Prototyp inzwischen vollautomatisch. Ein erster Schritt zur Anwendung dieses Verfahrens in der Automobilproduktion ist auch schon getan. Als Gäste der Firma Exact Vision besuchte eine Delegation von Toyota das FH-Labor und zeigte sich sehr interessiert an der neuartigen Messtechnik.