From Eye to Insight. Automobilindustrie: Schnelle und präzise Oberflächeninspektion bei schwer darzustellenden Proben

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1 From Eye to Insight TECHNISCHER BERICHT FÜR DIE INDUSTRIELLE FERTIGUNG Automobilindustrie: Schnelle und präzise Oberflächeninspektion bei schwer darzustellenden Proben AUTOREN James DeRose Wissenschaftlicher Autor, Marketing Stereo- und Digitalmikroskopie, Leica Microsystems AG, Schweiz Georg Schlaffer Produktmanager Digitalmikroskopie, Leica Microsystems AG, Schweiz

2 AUTOMOBILINDUSTRIE: SCHNELLE UND PRÄZISE OBERFLÄCHENINSPEKTION BEI SCHWER DARZUSTELLENDEN PROBEN 2 Einleitung Die visuelle Inspektion von Bauteilen hinsichtlich Oberflächenmängel und Defekten ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätskontrolle, Qualitätssicherung, sowie der Fehleranalyse in der Automobilindustrie. Einige dieser Teile bestehen aus Materialien, die mit optischen Instrumenten, wie einem Mikroskop, schwer zu analysieren sind. Beispielsweise erreicht man bei der Abbildung von Reifengummi oder Kunststoffteilen (hier eine Luftauslassblende) mit den üblichen Beleuchtungsverfahren nur einen geringen Kontrast, was das Erkennen von Fehlern schwierig bis unmöglich macht. Im Folgenden wird gezeigt, wie das Digitalmikroskop Leica DVM6 Sie unterstüzten kann, die Inspektion, Messung und Dokumentation Ihrer Bauteiluntersuchung zu beschleunigen und erleichtern. Effizientere Arbeitsabläufe bei schwer darzustellenden Proben Die Inspektion und Qualitätskontrolle von Bauteilen, wie beispielsweise Reifen und Luftauslassblenden zu beschleunigen, ist immer wünschenswert. Schnellere Verfahren müssen allerdings ebenso zuverlässige Ergebnisse liefern. > > Schneller Vergrößerungswechsel, durch fast nahtlos durchführbaren Objektivwechsel während des Arbeitsablaufs und der Verwendung des stufenlosen 16:1-Zooms; > > Schnelles, einfaches Kippen und Drehen zur Betrachtung der Probe aus verschiedenen Blickwinkeln; > > Integriertes LED (Light-Emitting Diode) Ringlicht und Koaxialbeleuchtung mit vielseitigen Kontrastverfahren; > > Digitalkamera mit schnellem Livebild und hervorragender digitaler Auflösung von 10 MP für hochwertige Bilder; > > Software für intuitive, multifunktionale Probenanalyse und Mikroskopbedienung mit mehreren Benutzerprofilen; > > Softwaregestützte Aufnahmemodi, z. B. XY- und XYZ-Stitching, sowie High-Dynamic-Range (HDR) Bildgebung. Auf den nachfolgenden Seiten werden die Kippfunktion und die vielseitige, integrierte Beleuchtung des Leica DVM6 (rot hervorgehoben in der obigen Aufzählung) und die sich daraus ergebenden Vorteile für die Inspektion schwer darstellbarer Proben beschrieben. Moderne Digitalmikroskope wie das Leica DVM6 ermöglichen eine effiziente und zuverlässige Inspektion und Qualitätskontrolle. Das Leica DVM6 bietet: > > Reproduzierbare Mikroskopie durch automatische Verfolgung und Speicherung der wichtigsten Hardwareparameter (Kodierung), z. B. für Objekttisch, Objektiv und Zoomoptik, Beleuchtung und Kameraeinstellungen, sodass Bildgebungsbedingungen schnell abgerufen werden können;

3 AUTOMOBILINDUSTRIE: SCHNELLE UND PRÄZISE OBERFLÄCHENINSPEKTION BEI SCHWER DARZUSTELLENDEN PROBEN 3 Die nachfolgende Abbildung zeigt in einem Flussdiagramm, wie das Leica DVM6 im Vergleich zu anderen Methoden die Effizienz von Inspektionen und Arbeitsabläufen in der Qualitätskontrolle verbessert. Die Grafik zeigt, dass die zunehmende Effizienz von Arbeitsabläufen zur Verringerung der Prozesskomplexität und der Anzahl der Arbeitsschritte führt. Arbeiten mit dem Leica DVM6 Mikroskop einrichten und sofort mit der Arbeit beginnen Feinste Details mit unterschiedlichen Kontrastverfahren sehen Ergebnisse schnell analysieren und dokumentieren EFFIZIENZ DES ARBEITSABLAUFS Einrichtung und Bedienung des optischen Geräts erlernen Geeignetes Beleuchtungszubehör durch Ausprobieren ermitteln Übliche Methoden Relevante Details suchen und Ergebnisse dokumentieren Daten zur Ergebnisanalyse offline übertragen Ergebnisse in Bericht einfügen und umformatieren ANZAHL DER ARBEITSSCHRITTE

4 AUTOMOBILINDUSTRIE: SCHNELLE UND PRÄZISE OBERFLÄCHENINSPEKTION BEI SCHWER DARZUSTELLENDEN PROBEN 4 Digitalmikroskop Leica DVM6: Aufstellen und mit der Arbeit beginnen Schnelle Einrichtung und einfache Bedienung Nach dem Einstecken des Netzkabels und Anschluss des USB-Kabels am PC setzen Sie einfach ein Objektiv ein und können sofort beginnen mit dem DVM6 und der Leica Application Suite Software, in der Version X (LAS X) zu arbeiten. Das Leica DVM6 hat einen maximalen Arbeitsabstand von 60 mm und einen Objekttisch mit einem Verfahrbereich von 70 x 50 mm. Der Objekttisch ist für Proben bis zu einem Gewicht von 2 kg geeignet. Draufsicht der Luftauslassblende Die nachfolgenden Bilder zeigen: > > Lauffläche und Querschnitt der Autoreifenprobe > > Oberfläche und seitliche Ansicht der Luftauslassblende > > Luftauslassblende auf dem Objekttisch Seitliche Ansicht der Luftauslassblende; die roten Kreise markieren die Defekte Lauffläche der Autoreifenprobe Querschnitt (roter Pfeil) der Autoreifenprobe mit Innenwandfläche oben Das Leica DVM6 mit einer Luftauslassblende auf dem Objekttisch, zur Betrachtung durch das Mikroskop vorbereitet

5 AUTOMOBILINDUSTRIE: SCHNELLE UND PRÄZISE OBERFLÄCHENINSPEKTION BEI SCHWER DARZUSTELLENDEN PROBEN 5 Betrachtung der Probe aus verschiedenen Blickwinkeln Kippfunktion Wenn Sie eine Probe aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten, erhalten Sie genauere Informationen über die Probe. Der Kopf des Leica DVM6 lässt sich praktisch in jedem Winkel zwischen +60 und -60 kippen, bezogen auf die neutrale vertikale Position. Der Objekttisch lässt sich kontinuierlich zwischen +180 und -180 drehen. Die folgenden Beispiele zeigen die Innenwandfläche eines Autoreifens und die Oberfläche einer Luftauslassblende aus Kunststoff, die mit dem Leica DVM6 in unterschiedlichen Kippwinkeln aufgenommen wurden. Die Kippachse ist euzentrisch, d. h. an der Probenfokusebene ausgerichtet. Sofern die Probe vorher fokussiert war, bleibt sie bei jedem Neigungswinkel im Fokus. Autoreifen, Kippwinkel 0 Autoreifen, Kippwinkel 15 bei geneigter Sicht werden feinere Details auf der schwarzen Gummioberfläche sichtbar Luftauslassblende, Kippwinkel 0 Luftauslassblende, Kippwinkel -15, der Defekt ist bei geneigter Sicht deutlich erkennbar

6 AUTOMOBILINDUSTRIE: SCHNELLE UND PRÄZISE OBERFLÄCHENINSPEKTION BEI SCHWER DARZUSTELLENDEN PROBEN 6 Digitalmikroskop Leica DVM6: Probenausleuchtung mit unterschiedlichen integrierten Kontrastverfahren Das integrierte LED-Ringlicht und die Koaxialbeleuchtung des Leica DVM6 ermöglichen die schnelle und einfache Anwendung mehrerer Kontrastverfahren, insbesondere Hellfeld, Dunkelfeld, Schräglicht und Polarisation mit Viertelwellenplatte. Diese Methoden vereinfachen die Betrachtung feiner Probendetails, die normalerweise schwer erkennbar sind. Die LAS X Software ermöglicht es, im Livemodus mit aktivierter Bildvorschaufunktion dank vordefinierter Beleuchtungsparameter (z. B. Beleuchtungsart, -stärke, Belichtungszeit, Kontrast, HDR Bildgebung etc.) automatisch sechs verschiedene Bilder aufzunehmen. Sie entscheiden anschließend, welches dieser sechs Bilder die aktuelle Probe am besten wiedergibt. Dieses Vorschaubild dient dann als Ausgangspunkt für Ihre Bildaufnahme. Sie können vordefinierte Einstellungen unverändert übernehmen oder sie zur Optimierung für das im Livemodus angezeigte Bild feinabstimmen. Die Bildvorschau ermöglicht Ihnen, die Auswirkung der verschiedenen Beleuchtungen und Kontrastierungen besser zu beurteilen. Die folgenden Bilder zeigen einen Querschnitt der Autoreifenprobe. Erkennbar sind Metalldrähte, nicht-metallische Fäden und das Reifengummi. Desweiteren folgen Bilder einer Luftauslassblende aus Kunststoff mit einem Defekt auf der Oberfläche. Die Bilder wurden mit dem Leica DVM6 und den angegebenen Beleuchtungsmodi aufgenommen: Autoreifenquerschnitt mit voller Ringlichtbeleuchtung; die Oberflächendetails in der Bildmitte sind deutlich sichtbar Gleicher Reifenquerschnitt wie im linken Bild, mit Viertel-Ringlichtbeleuchtung; seitliche Kanten und Details sind dank Schräglicht sichtbar

7 AUTOMOBILINDUSTRIE: SCHNELLE UND PRÄZISE OBERFLÄCHENINSPEKTION BEI SCHWER DARZUSTELLENDEN PROBEN 7 Defekt auf der Luftauslassblende, volle Ringlichtbeleuchtung Luftauslassblende mit Viertel-Ringlicht beleuchtung für besseren Kontrast von Oberflächendefekten Voll- und Viertel- Ringlichtbeleuchtung in der LAS X Bildvorschau mit Leica LAS X: Sechs Bilder des Reifenquerschnitts und der Luftauslass blende (kleiner Defekt) mit verschiedenen Licht- und Kontrastmethoden

8 AUTOMOBILINDUSTRIE: SCHNELLE UND PRÄZISE OBERFLÄCHENINSPEKTION BEI SCHWER DARZUSTELLENDEN PROBEN 8 Reifenquerschnitt ohne High-Dynamic Range (HDR) Reifenquerschnitt mit HDR: weniger Überstrahlung durch reflektierendes Metall Zusammenfassung Für die Inspektion, Qualitätskontrolle und Fehleranalyse von Bauteilen, wie Reifen und Luftauslassblenden, sind viele Lösungen verfügbar. Das Digitalmikroskop Leica DVM6 bietet Anwendern Vorteile wie Kodierung, schneller Vergrößerungswechsel, eine 10 MP Kamera und intuitive Software. Insbesondere die Kippfunktion und die vielseitige integrierte Beleuchtung des Leica DVM6 ermöglichen eine effektive und effiziente Untersuchung schwer darstellbarer Proben, wie beispielsweise schwarzer Gummiautoreifen und weißer Kunststoffblenden. Danksagungen Wir danken Giancarlo Parma (Leica Microsystems, Italien) für die Bereitstellung der Reifenproben. Weiterführende Lektüre Produktseite zum Digitalmikroskop Leica DVM6 unter Leica Microsystems (Schweiz) Ltd.. Max-Schmidheiny-Strasse Heerbrugg, Schweiz Tel Fax Copyright by Leica Microsystems (Schweiz) AG, CH-9435 Heerbrugg, 09/2015. Änderungen vorbehalten. LEICA und das Leica Logo sind eingetragene Marken der Leica Microsystems IR GmbH.

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