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Neue Wege in der Oberflächenkontrolle „KI inside“: Automatische Inspektion von Fahrzeugoberflächen

Ein neuartiges Scanner-System nutzt Künstliche Intelligenz, um auch kleinste Fehler auf der Außenhaut einer Autokarosserie zu erkennen. Damit wird unter anderem die Endkontrolle im Lichttunnel automatisiert.

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Fahrzeug steht vor dem adomea Scanner zwecks Fahrzeugprüfung
Fahrzeug steht vor dem adomea Scanner zwecks Fahrzeugprüfung
(Bild: TÜV Rheinland Kraftfahrt GmbH)

Ziel: Automatisierte und hoch präzise Analyse der Fahrzeugoberfläche

Der kritische Blick auf die Karosserie und insbesondere den Lackauftrag gehört zum Prüfumfang in jeder Automobilproduktion. Dabei kommt es auf höchste Genauigkeit an – jede noch so kleine Unregelmäßigkeit muss erkannt werden. Eine gründliche und automatisierte Inspektion der Oberfläche ist deshalb erwünscht, die bisher angebotenen Systeme hatten aber Schwächen. Jetzt gibt es eine neue Lichttunnel-/ Scanner-Kombination, die – als „Scanner 2.0“ – an das Anforderungsprofil der Automobilhersteller angepasst wurde.

Das Grundprinzip: Messen statt abtasten

Schon das Grundprinzip des adomea-Scanners unterscheidet sich von den bisher verfügbaren Systemen. Statt die Fahrzeuge „nur“ aufzunehmen und reine Bilddaten zu verwenden, basiert der Fahrzeugscan auf einem patentierten Messverfahren. Der Scanner ist damit der einzige am Markt verfügbare, der die Fahrzeugoberfläche tatsächlich auf den Millimeter genau vermessen kann. Das ist insbesondere dann hilfreich, wenn es um die Detektion und Klassifizierung kleinster Schäden geht.

Ein speziell entwickelter LED-Lichttunnel und hochauflösende Kameras schaffen die Voraussetzung für hoch präzise Messungen. Der Scanner erfasst dabei neben den reinen Bilddaten auch die Messsignale zur Oberflächenkrümmung und –reflexion nach dem Grundprinzip der Deflektrometrie. Damit ist die adeoma-Technologie in der Lage, die Schäden bzw. Unregelmäßigkeiten auf einem 3D-Modell des jeweiligen Fahrzeugs abzubilden und eine Tabelle aller identifizierten Schäden – unterteilt nach Bauteil, Art und Größe – auszugeben.

Diese Gesamtdokumentation ist sehr viel genauer als ein konventioneller „Scan“. Selbst kleinste Kratzer, Dellen, Steinschläge etc. werden erfasst – mit Genauigkeiten bis in den µm-Bereich hinab, wenn der Anwender es wünscht bzw. benötigt. Und: Das Ergebnis liegt sehr schnell vor. Das Scannen im Tunnel dauert 45 Sekunden, die Berechnung etwa 3,5 Minuten, mit der Option zur Beschleunigung durch den Einsatz von noch größerer Rechenkapazität. Während der Berechnung können bereits weitere Fahrzeuge gescannt/vermessen werden.

Kurzer Blick zurück

Dieses Prinzip entwickelte ein Spin-Off der TU Dortmund bereits 2010 zur Serienreife. Seit 2012 nutzen z.B. namhafte deutsche Versicherungsunternehmen den adomea-Scanner – damals noch für die schnelle und präzise Beurteilung von Hagelschäden, d.h. für die präzise Zählung von Hageldellen.

Das System wurde kontinuierlich weiterentwickelt und unter Einsatz neuester Technologien für den Einsatz in weiteren Anwendungsfeldern vorbereitet. Ebenso wurde die 3D-Modelldatenbank kontinuierlich weiter aufgebaut und das System darauf vorbereitet, in verschiedene Kundensysteme integriert zu werden.2019 übernahm der TÜV Rheinland die adomea GmbH, im selben Jahr wurde ein erster Prototyp des „Scanner 2.0“ vorgestellt. Dabei stand schon die Absicht im Raum, das Messsystem für den Einsatz in der Automobilproduktion und –logistik zu er-tüchtigen., indem neben Dellen auch Kratzer, Steinschläge, Lackabplatzer und weitere Defekte und Anomalien zu erkennen.

Scanner 2.0 – „KI inside“

Zunächst zur Hardware des aktuellen Scannermodells: In einem neu entwickelten, patentierten Lichttunnel sind 18 hochauflösende Kameras integriert. 50.000 einzeln ansteuerbare LEDs leuchten den Tunnel aus. Während der Messung erzeugen sie definierte Muster, die von den Kameras im Raum erfasst werden. Bei diesem Vorgang werden Farbbilder sowie Daten zur Krümmung und Reflexion der Fahrzeugoberflächen erfasst und in einem patentierten Verfahren unter Einbezug der Positionsdaten des 3D Modells ausgewertet. Das ermöglicht eine präzise Bauteilzuordnung und die detaillierteste Schadenserkennung und –klassifizierung am Markt.

In der allerneuesten Softwareversion des „Scanner 2.0“, die kürzlich vorgestellt wurde, übernimmt Künstliche Intelligenz die Auswertung der Messdaten. Das bedeutet: Statt vorgegebener und immer gleicher Algorithmen kommt ein lernen-des System zum Einsatz, das Schäden wie Dellen, Kratzer, Lackabplatzer, Verschmutzungen automatisiert erkennen und klassifizieren kann. Das System ist so hochauflösend dass auch Unregelmäßigkeiten im Lackauftrag sowie kleinste Kratzspuren sichtbar werden.

Ein offenes System, das immer besser wird

Dieses System hat zudem die faszinierende Eigenschaft, dass es mit jedem erkannten und klassifizierten Schaden klüger wird und Unregelmäßigkeiten immer besser identifizieren kann. Das beruht wie beim Menschen auf Erfahrung und gesehenen Fällen, jedoch mit exponentieller Lernrate und wiederholbarer Präzision.

Das gilt sogar über die einzelnen Anwendungen hinweg: Jeder generierte Datensatz eines adomea-Scanner trägt zur Verbesserung des Neuronalen Netzwerks für alle im Einsatz befindlichen Scanner bei.

Zu den neuen Merkmalen des Scanner 2.0 gehören auch offene Schnittstellen, über die das System bei Bedarf mit der OEM-eigenen Software für die Auswertung und das Qualitätsmanagement kommunizieren kann. Die 3D-Datenmodelle (fast) aller gängigen Fahrzeugmodelle hat der TÜV Rheinland erfasst und stellt sie den Anwendern der Scanner zur Verfügung.

Darüber hinaus wird in Kürze als Hardware-Ergänzung eine Unterboden-Messung angeboten. Das zu prüfende Fahrzeug fährt dann auf eine Rampe innerhalb des Scanners und der Unterboden wird ebenfalls inspiziert – im Zeitalter von Elektrofahrzeugen und verbauter Akkus eine wichtige Perspektiverweiterung.

Bildergalerie

Neue Wege in der produktionsintegrierten Qualitätskontrolle

Mit der „2.0“-Version des adomea-Scanners steht der Automobilindustrie ein neu-es und attraktives System für die Oberflächenkontrolle von Fahrzeugkarosserien zur Verfügung. Ob „inline“ oder „atline“, nach der Lackierung oder in der Endkontrolle: Der Scanner ist vielseitig einsetzbar. Er arbeitet hoch präzise und liefert eine umfassende Dokumentation jeder Messung, die in die QS-Software des Herstellers weiterverarbeitet werden kann.

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