CASE STUDY

Branche: Luft- und Raumfahrtfertigung
Produkt: 5 MP & 20 MP Triton-Kameras mit IP67-Gehäuse
SDK: Cognex Vision Library

Bildverarbeitungssystem zur hochpräzisen Bohrwerkzeugvermessung mit Triton-Kameras

Industrieroboter sind in vielen Branchen weit verbreitet und eng mit modernen Fertigungssystemen verknüpft. In der Luft- und Raumfahrtindustrie hingegen wird nach wie vor stark auf manuelle Facharbeit gesetzt. Ein wesentlicher Hemmfaktor für den Einsatz von Robotik war bislang die fehlende Genauigkeit. Doch mit dem technologischen Fortschritt wird in der Luftfahrtbranche ein starker Anstieg flexibler Automatisierung erwartet.

Herausforderung

In der Flugzeugmontage sind viele Fertigungsschritte noch nicht automatisiert, was einen hohen manuellen Aufwand bedeutet. Eine der zentralen Herausforderungen ist die präzise Vermessung komplexer Bohrwerkzeuge, die höchste Genauigkeit und Wiederholbarkeit erfordert. Das spanische Engineering-Unternehmen NUTAI, spezialisiert auf industrielle Automatisierung, hat diese Herausforderung angenommen und ein Vision-System entwickelt, das sowohl manuellen als auch automatisierten Betrieb mit einem kollaborativen Roboter erlaubt – und dabei hochpräzise Messungen von Bohrwerkzeugen sicherstellt.

Aufgrund der Komplexität der Bohrwerkzeuge mussten zahlreiche spezifische Faktoren berücksichtigt werden, darunter die Kontrolle des Umgebungslichts, die Minimierung von Rauschen, elektromagnetischen Störungen (EMI) und Vibrationen, die besonderen Anforderungen industrieller Umgebungen sowie eine erforderliche Auflösung von 8 Mikrometern.

In der Flugzeugmontage sind viele Fertigungsprozesse noch nicht automatisiert, doch mit verbesserten Technologien wird Automatisierung in der Luftfahrt immer präziser und zuverlässiger.

Das fortschrittliche Vision-System von NUTAI ermöglicht präzise Bohrprozesse. Geschwindigkeit, Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Messungen werden durch hochauflösende, industrietaugliche Kameratechnologie von LUCID gewährleistet.

Lösung

Das Vision-System von NUTAI besteht aus vier industrietauglichen Triton GigE PoE-Kameras von LUCID, bezogen über den lokalen Distributor ClearView Imaging S.L in Spanien. Zwei der Kameras sind auf die Bohrerspitzen ausgerichtet, um diese frontal zu vermessen, während zwei weitere Kameras seitlich auf die Bohrer blicken und die Länge senkrecht zur Achse messen.

Für die Messung der Bohrerspitzen verwendete NUTAI zwei 20 MP Triton TRI200S-MC Kameras mit Sony IMX183 CMOS-Sensor (Auflösung: 5472×3648 Pixel bei 6 fps, Sichtfeld: 49,22×32,82 mm, optische Auflösung: 8 µm/Pixel). Diese wurden mit bi-telezentrischen Objektiven ausgestattet, um Verzerrungen bei Positionsveränderungen des Bauteils zu vermeiden.

Die manuelle Beteiligung wird minimiert und die Abläufe lassen sich speichern und wiederholen. Der Bediener nimmt lediglich das Bohrwerkzeug, platziert es in der Halterung und drückt eine Taste.

Zur Längenmessung setzte NUTAI zwei 5 MP Triton TRI050S-MC Kameras mit Sony IMX264 CMOS-Sensor ein (Auflösung: 2448×2048 Pixel bei 24 fps, Sichtfeld: 48,8×40,82 mm, optische Auflösung: 20 µm/Pixel). Belichtungszeit und Trigger-Modi wurden über die Cognex Designer Vision Library gesteuert. Diese beiden Kameras steuerten zusätzlich die Beleuchtungssysteme über den digitalen Ausgang.

Aufgrund der Eigenschaften der Sensoren (Photon Transfer Curve) wurde ein grünes LED-Beleuchtungssystem gewählt. Um Störeinflüsse durch Umgebungslicht zu vermeiden, wurde das System mit grünen Bandpassfiltern ausgestattet, die zwischen Objektiv und Kamera in jedes C-Mount-Gehäuse eingesetzt wurden. Die Kalibrierung erfolgte mithilfe einer Glaskalibrierplatte mit einer Auflösung unter 4 Mikrometern.

Die Triton-Kamera verfügt über PoE und IP67-Schutz.

Fazit

Fortschritte wie präzise Bohrwerkzeugvermessung und hochgenaue Robotersysteme ermöglichen zunehmend flexible und schlanke Fertigungsprozesse in der Luft- und Raumfahrt. Gleichzeitig wurde daran gearbeitet, Mensch-Roboter-Interaktion sicher und effizient zu gestalten und komplexe Vorgänge automatisiert abbildbar zu machen.

Geschwindigkeit, Genauigkeit und Wiederholbarkeit als kritische Faktoren bei der Vermessung von Bohrwerkzeugen werden durch den Einsatz industrietauglicher High-Resolution-Kamerasysteme erfüllt. Das System liefert reproduzierbare subpixelgenaue Ergebnisse in unter einer Sekunde. Die menschliche Interaktion beschränkt sich auf das Einlegen des Werkstücks und einen Knopfdruck. Die Ergebnisse werden automatisch angezeigt und gespeichert, was eine wiederholbare Qualitätssicherung ermöglicht.

Das Vision-System mit LUCID-Kameras ist auf zwei Plattformen integriert: links (blau) fest auf dem Tisch montiert, rechts (rot) flexibel beweglich. Diese Flexibilität ermöglicht die Messung von Bohrwerkzeugen mit unterschiedlichen Längen.

Klicken Sie hier, um das neueste Video von NUTAI zum Machine-Vision-System für hochpräzise Bohrwerkzeugvermessung anzusehen.

Mehr erfahren:
NUTAI (Engineering Services for Industrial Automation Systems)
ClearView Imaging S.L (LUCID’s Distributor in Spain)