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Oberflächeninspektion: Vision prüft Tröpfchen

Benetzungsfähigkeit von Materialoberflächen inline prüfen
Oberflächeninspektion: Vision prüft Tröpfchen

Oberflächeninspektion: Vision prüft Tröpfchen
Bei Bedarf kann die erforderliche relative Bewegung zwischen Probe und Bonndtinspect auch über einen Roboter realisiert werden, der das System über das zu prüfende Bauteil führt. Bild: Fraunhofer IFAM
Mit Bonndtinspect ermöglicht Automation W+R eine automatisierte Prüfung von Oberflächen, die geklebt oder lackiert werden sollen. Basis des Systems ist Bildverarbeitung von Stemmer Imaging.

Bonndtinspect eignet sich dazu, Verschmutzungen durch Trennmittel, Öle, Fette oder Fingerabdrücke zu erkennen, die Klebebereitschaft und die Lackierfähigkeit von Oberflächen zu prüfen”, erläutert Célian Cherrier, Applikationsingenieur bei Automation W+R. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zur Bestimmung der Benetzungseigenschaften von Oberflächen (Prüftinten, Water-Break-Test oder Kontaktwinkelmessungen) zeichnet sich Bonndtinspect durch einige Vorteile aus. So erlaubt das System schnelle, großflächige und vollautomatisierte Messungen an unterschiedlichen Oberflächen wie Kunststoff, Metall oder Faserverbundwerkstoffen. Zudem ermöglicht es eine sofortige Verarbeitung des geprüften Bauteils und kann somit nahtlos in Produktionsprozesse implementiert werden.

Das Verfahren basiert auf einem Patent des Fraunhofer IFAM, das Automation W+R exklusiv nutzen darf. Célian Cherrier: „Ein Ultraschallzerstäuber erzeugt ein definiertes Reinstwasser-Aerosol, das mit einer Breite von circa 10 Zentimetern auf die Probenoberfläche aufgesprüht wird.“

Probe wird unter dem Zerstäuber bewegt

Die Probe wird dabei z. B. über einen Linearantrieb mit 100 mm/s unter dem Zerstäuber hindurchbewegt, um einen gleichmäßigen Auftrag des Aerosols zu gewährleisten. Die Bewegung zwischen Probe und Zerstäuber lässt sich auch über einen Roboter realisieren, der Bonndtinspect über das zu prüfende Bauteil führt. „Pro cm² entstehen 1000 bis 2000 Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 100 µm.“

Das charakteristische Tropfenmuster wird vom Kamerasystem erfasst und mittels Bildverarbeitung sekundenschnell ausgewertet. Die Herausforderungen an das Bildverarbeitungssystem sind groß, so Cherrier: „Zum einen entstehen aufgrund des Ablaufs über 30.000 Tröpfchen pro Sekunde, die schnell erkannt und ausgewertet werden müssen, denn die Fläche trocknet innerhalb kürzester Zeit rückstandslos ab. Zum anderen muss das inlinefähige System im Extremfall im Dauerbetrieb 24 Stunden an 7 Tagen pro Woche laufen.“

Daher griff Automation W+R auf seinen bewährten Bildverarbeitungspartner Stemmer Imaging zurück, der ein passendes System empfahl: Die Aufnahme der Tropfenmuster übernimmt eine monochrome GigE-Zeilenkamera des Typs Linea von Teledyne Dalsa mit 2k Pixel Auflösung, die zusammen mit einer telezentrischen Optik von Sill Optics für Bilder mit hoher Schärfentiefe sorgt.

Dome-Beleuchtung liefert Lichtstärke

Die erforderliche Lichtstärke konnte durch Standardbeleuchtungen nicht erzielt werden, so dass Automation W+R dafür selbst eine spezielle Dome-Beleuchtung entwickelte. Die Auswertung der Bilder erfolgt über Common Vision Blox von Stemmer Imaging und eine darauf aufsetzende Bildverarbeitungssoftware von Automation W+R auf einem Industrie-PC von Beckhoff, der zudem die SPS-Funktionalität für die Anlage zur Verfügung stellt.

Erster Anwender des Systems waren die Klebespezialisten des Fraunhofer IFAM, die zur Prüfung der Benetzungsfähigkeit von Oberflächen nach Atmosphärendruckplasmaaktivierung einen Prototypen von Bonndtinspect eingesetzt hatten. Dr. Richard Söhnchen, Geschäftsführer der Automation W+R, ist aber davon überzeugt, dass das neue System nicht nur zur Inline-Prüfung der Klebebereitschaft von Oberflächen oder bei der Lackierung z. B. in der Automobilindustrie, oder bei der Beschichtung von elektronischen Bauelementen geeignet ist.

Stemmer Imaging AG

www.stemmer-imaging.com



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