Automatisierte Prüfung der Oberflächengüte von Lagerkugeln
Das Center for Device Development am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC hat eine vollautomatisch arbeitende Prüfanlage für Lagerkugeln entwickelt, die bisher weltweit einmalig ist. Grundlage des anspruchsvollen Qualitätsprüfungssystems ist Bildverarbeitung von STEMMER IMAGING.
Zwei Module
Die Komplettprüfung der Lagerkugeln haben die Fraunhofer-Entwickler in zwei separate Einheiten unterteilt: Im ersten Schritt wird die normgerechte Rundheit der Bauteile überprüft, im zweiten Schritt erfolgt anschließend die Qualitätskontrolle der Kugeloberflächen. Die exakte Zuführung der Lagerkugeln an das jeweilige Prüfmodul, die Weitergabe einwandfreier Kugeln sowie der Auswurf fehlerhafter Produkte erfolgt durch einen Roboter. Aus dem vorausgehenden Herstellungsprozess ergab sich die erforderliche Prüfgeschwindigkeit der Anlage: 2000 Kugeln pro Stunde war das Ziel, das die Entwickler für das Gesamtsystem erreichen sollten.
Neben dieser Randbedingung bezüglich der Geschwindigkeit ergaben sich aus den Eigenschaften der Keramikkugeln weitere Herausforderungen für die Bildverarbeitung, betont Dr. Andreas Diegeler, Leiter des CeDeD:

Kompetenter Vision-Partner
Die exakte Handhabung der Lagerkugeln wurde mit Hilfe eines Roboters realisiert.
Die Anlage erkennt selbst kleinste Abweichungen von der optimalen Form oder der gewünschten Oberflächengüte.
Weltweit einzigartige Lösung
In der inzwischen realisierten, weltweit einzigen Anlage dieser Art werden die Lagerkugeln vollständig dreidimensional mit einer Messgenauigkeit von 0,3 μm erfasst. Um diese Genauigkeit zu erzielen sind hochgenaue Kamerasysteme mit einer Auflösung von 1 µm im Einsatz.
Bei der Auswertung müssen Abweichungen von der normgerechten Rundheit sowie verschiedene Oberflächendefekte wie Kratzer, Brüche, Dellen oder farbliche Abweichungen sicher erkannt werden. Diese Fehler entstehen z.B. durch lokale Überhitzungen während des Sinterprozesses bei der Herstellung der Lagerkugeln.
Eine nicht zu unterschätzende Herausforderung besteht nach Diegelers Worten darin, dass das System hochgenau arbeitet und jede Abweichung findet: „Die Sauberkeit der Anlage spielt deshalb eine große Rolle, da ansonsten selbst das kleinste Staubkorn als Fehler erkannt wird. Entsprechend muss die Produktion der Lagerkugeln auch in dieser Hinsicht optimiert sein.“
Kurzportraits CeDeD
Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Sextl ist eines der wichtigsten Zentren für materialbasierte Forschung und Entwicklung in Deutschland. Unter dem Motto „Materials meet…“ arbeiten rund 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an innovativen Materialien und Technologien für nachhaltige Produkte und leisten essenzielle Beiträge zur Lösung der großen weltweiten Zukunftsthemen und -herausforderungen.
Forschungsschwerpunkte liegen in den Bereichen Energie, Biomedizin, Klima und Umwelt, Digitalisierung und Adaptive Systeme. Das zum Fraunhofer ISC gehörige Center for Device Development CeDeD ist spezialisiert auf die Entwicklung wissenschaftlicher Forschungsgeräte und -anlagen, die sowohl bei der Charakterisierung neuer Materialien als auch bei der Qualitätskontrolle im Produktionsprozess eingesetzt werden. Das CeDeD ist nach ISO 9001:2015 zertifiziert.