Automatisierte Computertomografie im Automobilbau

Roboter röntgt ganze Autokarosserien

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Komplette Fahrzeuge können mikrometergenau analysiert werden: Neue Roboter-Röntgen-Technologie bringt die Qualitätssicherung auf völlig ein neues Niveau. Bild: BMW Group
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Mit seiner Kompetenz in Sachen industrielles Röntgen und Automatisierung unterstützt Heitec ein Pilotprojekt zum Einsatz von robotergestützter Computertomografie bei BMW.

Mit der Computertomografie (CT) will BMW die Qualität seiner Fahrzeuge ohne Zerlegen umfassend analysieren. Mit Unterstützung des Fraunhofer-Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT und von Heitec wurde dazu ein Röntgensystem im Forschungs- und Innovationszentrum in München in einem Bleibunker mit der Größe von 7 x 9 x 4,5 Metern installiert.

Die Scans werden von vier koordinierten Robotern durchgeführt, die auf zwei externen Linearachsen verfahren. Dabei arbeitet je ein Roboter mit Röntgenröhre mit einem gegenüberliegenden Roboter mit Detektor zusammen. Je nach Prüfaufgabe befindet sich dabei meist ein Roboter innerhalb und der andere außerhalb der Karosserie. Die großen Industrieroboter haben eine Reichweite von drei und mehr Metern und können praktisch jeden Punkt der komplex geformten Objekte erreichen. Bisher mussten die zu untersuchenden Bauteile für eine Analyse zerlegt und in einem separaten CT-System untersucht werden.

Algorithmen verbessern Genauigkeit

Um die hohen Auflösungen zu erreichen, sind äußerst präzise Komponenten notwendig. Die präzisesten Industrieroboter dieser Größe erreichen aber nur Genauigkeiten von einem Viertelmillimeter, während für das CT je nach Anwendung mindestens ein Zwanzigstel Millimeter notwendig sind. Deshalb korrigiert ein speziell entwickeltes Computerprogramm die geometrischen Ungenauigkeiten der Roboter mit intelligenten Algorithmen und berechnet aus einem Stapel Röntgenbildern ein mehrschichtiges, dreidimensionales Bild. So entstehen Schnittbilder durch die Prüfobjekte mit einer rechnerisch maximalen Auflösung von unter 100 Mikrometern, um zum Beispiel Schweißnähte und Verschraubungen zu prüfen oder Klebeverbindungen der Karosserie zu analysieren.

Heitec übernahm die Programmierung und Inbetriebnahme der Roboter sowie die Montage der Röntgenröhren und der Detektoren und die Umsetzung der Sicherheitstechnik. Zudem implementierte man die Schnittstellen zur SPS, zu den Robotern und zur Fraunhofer-Auswertungssoftware Volex. Außerdem konzipierte Heitec für das Projekt einen digitalen Zwilling, der die Anlage in Echtzeit virtuell abbildet. Er kann künftig die Grundlage für eine automatisierbare Kollisionskontrolle zwischen Robotern und Prüfobjekt bilden. Anhand des schon während der Entwicklung vorliegenden CAD-Modells können so die Bewegungen der Roboter vor dem Scannen des realen Modells koordiniert und getestet werden.

Heitec AG

www.heitec.de

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