Machine Vision verbessert den Vermessungsprozess von Fein- und Mikrobauteilen
Matching | VermessungDie präzise Prüfung feinmechanischer Kleinstteile, beispielsweise bei der Uhrenfabrikation, ist eine Herausforderung. Der Schweizer Spezialist für Hochpräzisionstechnologie Petitpierre hat dafür durchdachte Anwendungen entwickelt, mit denen sich mikromechanische Komponenten während des Fertigungsprozesses reinigen und exakt vermessen lassen. Die passenden Machine-Vision-Algorithmen hierfür liefert MVTec HALCON: Technologien wie Matching und Konturextraktion sorgen für präzise Messergebnisse.
Präzises, wiederholtes Vermessen und Prüfen von Kleinstteilen bei hohen Geschwindigkeiten sind wichtige Anforderungen für die Uhrenindustrie sowie für alle Branchen, die mit Mikrokomponenten arbeiten. Denn so lässt sich Produktionsausschuss vermeiden und die Fertigung präziser Teile sicherstellen.
Petitpierre SA mit Hauptsitz im schweizerischen Cortaillod hat sich als Spezialist für anspruchsvolle Mikrotechnik der Verwirklichung dieses Ideals verschrieben – mit Hilfe von Machine Vision. Zum Leistungsportfolio des 1973 gegründeten Familienunternehmens zählen komplexe Messsysteme für die Uhren- und Schmuckindustrie, aber auch für die Medizintechnik und Raumfahrt. Zudem entwickelt und produziert das Unternehmen hochpräzise Anlagen für die automatisierte Montage von mikrotechnischen High-End-Komponenten sowie ausgefeilte Uhrmacherwerkzeuge.
Einer der Kunden von Petitpierre ist KIF Parechoc, ein Vorzeigeunternehmen der Schweizer Uhrenindustrie. Um dessen Prozesse umfassend zu optimieren und zu automatisieren, entwickelte Petitpierre ein kontaktloses Prüf- und Reinigungssystem für feinmechanische Bauteile. Um die Prozessqualität auf ein neues Niveau zu heben, musste die Vermessung dieser Teile optimiert werden. Die größte Herausforderung dabei war, eine hochpräzise und sehr schnelle Messreihe unter rauen Produktionsbedingungen automatisch und mit nur einem Klick durchzuführen. Dies konnte mit MVTec HALCON umgesetzt werden.
Prozessverlagerung vom Reinraum in die Produktionsanlage
Bislang wurden die Vermessungsprozesse mit mehreren Systemen inklusive Kontaktmessung in einem Reinraum durchgeführt. Nun sollten sie direkt in die Produktionsanlage verlegt werden, um den Aufwand zu verringern und durchgängige Prozessketten zu gewährleisten. Um den vielfältigen Anforderungen gerecht zu werden, war eine fortschrittliche Messtechnologie gefragt. Machine Vision ermöglichte nicht nur die durchgängige Automatisierung des Prozesses mit geringem Aufwand, sondern erhöhte auch die Schnelligkeit und Präzision beim Vermessungsprozess.
Effiziente Kombination von Reinigung und Vermessung – lumen und drop powered by Machine Vision
Bei der von Petitpierre implementierten Lösung handelt es sich um ein duales System, das die Produkte drop und lumen kombiniert und um eine Machine-Vision-Software erweitert. Drop ist ein Gerät zur automatischen Reinigung und Trocknung von Feinbauteilen, das eine optimale Wiederholbarkeit der Reinigungsqualität gewährleistet. Bei lumen handelt es sich um ein telezentrisches optisches Gerät für die intelligente, automatische und hochgenaue Vermessung feinmechanischer Mikrobauteile. Zunächst werden die Teile in drop gereinigt, getrocknet und mit einem Vakuumgreifer an lumen transferiert. Dort werden sie von der integrierten Machine-Vision-Software automatisch erkannt und vermessen. Haben alle Komponenten den Vermessungsvorgang durchlaufen, werden die Messergebnisse nahtlos in die Qualitätssicherungssoftware von KIF Parechoc exportiert und stehen dort für die weitere Prozesskette zur Verfügung.
Hochgenaue Vermessung dank Matching-Technologien
Als Bildverarbeitungssoftware kommt MVTec HALCON zum Einsatz. So können 2D-Shape-Matching-Technologien die winzigen Teile präzise identifizieren und lokalisieren, sodass sie sich exakt mit dem Vakuumgreifer aufnehmen und mit Submikrometer-Präzision vermessen lassen. Im Detail werden Durchmesser, Längen, Rundlauf, Radien und Winkel mit der Technologie „Subpixel-Schwellenwert“ subpixelgenau gemessen und geprüft. Zusätzlich vereinfacht MVTec HALCON die präzise Kamerakalibrierung des lumen-Systems.
Telezentrische Optik mit HALCON präzise abbilden
Ein weiterer Vorteil: MVTec HALCON ist in der Lage, out-of-the-box die speziellen Anforderungen der telezentrischen Optik – wie sie im lumen-System von Petitpierre zur Anwendung kommt – präzise abzubilden. Hierbei entsteht dank einer 360-Grad-Vermessung des Objekts keine perspektivische Verzerrung, die im Nachgang aufwändig korrigiert werden müsste. Dies ebnet den Weg für eine besonders hohe Messgenauigkeit.
Vollautomatisch, viel schneller und genauer: alle Ziele erreicht
„MVTec HALCON ist die ideale Bildverarbeitungssoftware, um unsere Herausforderungen zu meistern. Sie bietet nicht nur die notwendige Genauigkeit und Erkennungsgeschwindigkeit, sondern ermöglicht auch einen völlig kontaktlosen Prüfvorgang. Da wir den gesamten Prüfprozess jetzt zudem mit nur einem Klick starten können, haben wir unser Ziel, ihn deutlich zu beschleunigen, erreicht. KIF Parechoc kann dadurch Kosten senken und die Produktivität auf ein neues Niveau heben“, so das Resümee von Thomas Majoulet, Leiter Messtechnik bei Petitpierre.