Fortschrittliches 3D-Laserscanning erkennt Lackfehler auf Metalloberflächen

Einsatz von 3D-Laserscanning zur Analyse von Lackfehlern auf Metalloberflächen

Von Brian McMorris | Cobot Refinishing | 20. Februar 2024

Von Brian McMorris
President bei Futura Automation, LLC
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Ein Hersteller im Mittleren Westen der USA produziert Rolltore und kauft vorprofilierte Metallstreifen (Lamellen), die vor der Montage vorbereitet und lackiert werden. Der Hersteller wandte sich an Don Nedved von Futura Automation, LLC, auf der Suche nach einer Lösung für ihre Qualitätsbedenken. Der Lackierprozess besteht aus mehreren Lackschichten und wird mit einem Klarlack abgeschlossen. Nach dem Lackier-/Klarlackprozess werden die Lamellen zu einem kompletten Tor montiert und visuell von Menschen auf Lackfehler und Dellen im Metall inspiziert. Lackfehler sind typischerweise Staubpartikel im Klarlack und mit bloßem Auge sichtbar. Oft lassen sich solche Fehler in so niedriger Profilhöhe jedoch kaum durch menschliche Berührung erfühlen.

Diese leichten Fehler werden nun nach der Montage identifiziert, sodass zur Erhaltung der bereits in die fertige Montage investierten Ressourcen die Fehler manuell nassgeschliffen und poliert werden. Kein Wunder, dass dieser Prozess der Flaschenhals des täglichen Fertigproduktdurchsatzes ist. Der Kunde sucht eine Lösung zur Inspektion der lackierten Oberfläche, um entweder A) fehlerhafte Lamellen aus dem Montageprozess für automatisiertes Nachbearbeiten zu entfernen, oder B) einen Roboter oder Cobot einzusetzen, um die fehlerhaften Bereiche durch Schleifen oder Polieren zu lokalisieren und nachzubearbeiten.

Futura Automation hat in Partnerschaft mit dem Laserspezialisten Jake Haefner eine Lösung entwickelt, die Anomalien in der lackierten Oberfläche – sowohl Partikel im Klarlack als auch Dellen – leicht finden und identifizieren kann. (Es wurde vorgeschlagen, vor jedem Finishprozess auf Dellen zu scannen.) Zunächst hier Graustufen- und Höhenbilder eines der lackierten Teile. Wir werden den LJX8080 und 3D-Controller für diese Anwendung nutzen. Dieses Modell ist auf 12,5 Mikrometer genau, etwa 1/8 eines menschlichen Haares. Alle benötigten Werkzeuge und Rechenleistung für diese Anwendung sind im Controller enthalten. Das System benötigt lediglich einen Monitor zur Anzeige der Bilder und Daten.

Unten ist eine vergrößerte Ansicht eines Fehlers sowie ein 2D-Profil über den Fehler, das die Breiten- und Höhenmessung auf einer Farbskala über einen Bereich von 300 Mikrometern (-14,7 mm bis -14,4 mm) zeigt.

Unser Fehlererkennungs-Tool erfasst die Höhendaten und wandelt sie in Graustufen um (typischerweise als Farben für besseres menschliches Verständnis dargestellt), um Kontrast zu identifizieren. Es ist komplexe Technologie, aber im Wesentlichen nimmt das Tool einen Höhenbereich – sagen wir zum Beispiel 0 mm bis 1 mm – und weist dem niedrigsten Wert (in diesem Beispiel 0 mm) den Schattenton „0“ oder vollständig schwarz zu und dem höchsten Wert (1 mm) den Schattenton „255“ oder vollständig weiß. Die Höhendaten dazwischen werden dann Graustufen zwischen Schattenton „0“ und „255“ zugewiesen. Basierend auf diesen Höhendaten, die in Graustufen umgewandelt wurden, kann der Laserscanner bestimmte Kontraständerungen identifizieren, um Fehler wie Kratzer, Dellen, Beulen und Fremdpartikel zu finden. Unten ist ein Bild eines lackierten Teils mit einem Pluszeichen, das den Fehler markiert, den wir das System gelehrt haben zu identifizieren. Wir können die Segmentgröße (Fehlergröße) und die Fehlertiefe anpassen, um nur Fehler zu erfassen, die als inakzeptabel gelten. Wir können auch Grenzen für die Größe und Anzahl der Fehler am Teil festlegen.

Unten ist ein Kontrastbild des Fehlers. Dies repräsentiert, was der Profiler tatsächlich sieht, wenn er den Fehler identifiziert und bewertet.

Wir haben noch einige weitere Bilder verschiedener gescannter Fehler und ihrer Profilansicht angehängt. Wenn Sie möchten, dass Futura Automation Ihre Teile scannt, um Fehler zu finden, führen wir gerne einen Proof of Concept durch, bevor wir Ihr Produktionssystem entwickeln.