Mikroskopie wird automatisiert 23.01.2014, 08:30 Uhr

Roboter und Rechner übernehmen Qualitätssicherung

Qualitätssicherung bei Bauteilen mit extrem feinen Strukturen ist heute noch Aufgabe von geschulten Mitarbeitern. Künftig übernehmen das Roboter und Rechner.

Im MicroLab übernimmt ein Roboter das Probenhandling an den Mikroskopen.

Im MicroLab übernimmt ein Roboter das Probenhandling an den Mikroskopen.

Foto: Fraunhofer IOSB/Manfred Zentsch

Die Oberflächen von Walzstahl oder Papier werden noch ehe das Material aufgewickelt wird, akribisch auf Fehler untersucht. Meist werden dazu Kameras eingesetzt, die Bilder der schnell laufenden, breiten Bahnen aufnehmen und zur Auswertung an einen Computer senden. Fehler werden fast in Echtzeit auf den Bahnen markiert.

Viele Oberflächeninspektionen sind nur per Mikroskop möglich, wenn es beispielsweise um Platinen geht, die mit feinsten Leiterbahnen bedruckt und mit unzähligen oft winzigen elektronischen Bauteilen bestückt sind. Das ist heute noch Hand- oder besser Augenarbeit. Besonders geschulte Mitarbeiter finden jeden Fehler.

Diese Fachleute bekommen Konkurrenz, wie so oft von Computern. Mit von der Partie ist ein handelsüblicher Industrieroboter mit sechs Freiheitsgraden. Um ihn herum sind vier Spezialmikroskope platziert, die so seltsame Bezeichnungen haben wie Makroskop mit flexiblen Beleuchtungsmöglichkeiten, Weißlichtinterferometer/Konfokal Mikroskop oder 3D-rekonstruierendes Autofokus-System. Der Roboter lädt das für die jeweilige Inspektionsaufgabe am besten geeignete Mikroskop mikrometergenau mit dem Prüfling, der bei Bedarf auch von mehreren Mikroskopen begutachtet wird. Wie bei der Herstellung von Walzstahl oder Papier werden die Bilder automatisch ausgewertet.

MicroLab kann von Industriekunden getestet werden

Das  Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung in Karlsruhe hat einen entsprechenden Messplatz aufgebaut, MicroLab genannt. „Prüfabläufe werden so auf die Mikroskope verteilt, dass eine möglichst gleichzeitige Nutzung aller Systeme möglich wird“, sagt Projektleiter Peter Frühberger. Das spare Zeit und führe zu optimal auf die Inspektionsaufgabe abgestimmten Ergebnissen. Das MikroLab steht Industriekunden zur Verfügung, die entsprechende Inspektionsaufgaben automatisieren wollen. In Karlsruhe können sie testen, mit welchen Geräten ihr unternehmensspezifisches Labor ausgestattet werden muss.

Von der Makro- in die Mikrowelt

Frühberger und sein Team setzen bewusst Standardkomponenten aus der Automatisierungstechnik. So kann das MicroLab als Gesamtsystem zur Inspektion, Analyse und Qualitätssicherung für eine Vielzahl von Objekten und Oberflächen eingesetzt werden. Durch die verfügbaren Mikroskope sei gewährleistet, dass eine große Bandbreite von Aufgabenstellungen gelöst werden kann. Die Erfahrungen der Institutsmitarbeiter mit Bildverarbeitungssystemen kommen auch dem MicroLab zugute. Sie übertrugen etablierte Verfahren aus den Bereichen Bildfusion und photometrisches Stereo in mikroskopische Dimensionen.

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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