Bildverarbeitung und Prozessmesstechnik

Inline-Prozessmesstechnik CPC
© Fraunhofer ILT
Inline-Prozessmesstechnik CPC.
LAwave 2G – ein neues Prüfgerät für Oberflächen und Schichten.
© Fraunhofer IWS Dresden
LAwave 2G – ein neues Prüfgerät für Oberflächen und Schichten.

Die Bildverarbeitung bietet durch die heute verfügbaren Hochgeschwindigkeits-Kameras eine Vielzahl von schnellen Analysemöglichkeiten für die Bauteilprüfung und Prozessmesstechnik. Für Anwendungen in der Laserbearbeitung lassen sich diese bildgebenden Hochgeschwindigkeitssysteme in den Strahlengang von Laserbearbeitungsanlagen integrieren und mit hardware-basierter Bildverarbeitung mit kognitiven Verfahren robuste, eineindeutige Prozessüberwachungs- und Regelungsergebnisse erzielen. Mit einer schnellen Auswertung der Messergebnisse ist für viele Fertigungsaufgaben eine Steigerung von Produktivität möglich. Insbesondere für schnelle schmelzdynamische Vorgänge beim Schweißen, Beschichten, Schneiden und Abtragen entwickeln das Fraunhofer ILT und das Fraunhofer IWS hochintegrierte Messsysteme für die Prozessmesstechnik.

Oft ermöglicht erst eine ultraschnelle Bildverarbeitung, dass bestimmte Anforderungen bzgl. Produktionstakt, Prüflingsbewegung, Merkmalsvielfalt etc. erfüllt werden können. Exemplarisch seien hier die am Fraunhofer IPM entwickelte digital-holographische Dichtflächenprüfung mit 10 Mio. ausgewerteten 3D-Punkten/s und die 100-Prozent-Prüfung von Drahtoberflächen auf Mikrodefekte bei Vorschubgeschwindigkeiten von bis zu 30 m/s zu nennen.

Da viele funktionale Beschichtungen, aber auch Verunreinigungen, eine charakteristische Eigenfluoreszenz aufweisen, können diese insbesondere auf Metall, das nicht fluoresziert, durch Fluoreszenzanalyse detektiert werden. Neben der reinen Detektion organischer Verunreinigungen auf Oberflächen ist die Auswertung der Spektren sehr aufschlussreich, da viele der in der Produktion zu untersuchenden Stoffe aufgrund ihrer charakteristischen Spektren identifizierbar sind.

Für die Auswertung der Messdaten verfügen die Institute des Fraunhofer-Verbunds Light & Surfaces über langjährige Kompetenzen auf dem Gebiet der Charakterisierung von Oberflächen und Schichtsystemen. Dies beinhaltet die Analyse von Nano- und Mikrostrukturen sowie optischer und funktionaler Eigenschaften. Dazu steht ein umfassender Pool an Mess- und Auswertetools zur Verfügung.

Für spezielle Aufgaben entwickeln die Institute besondere Messsysteme, um bestimmte Funktionen in-situ während der Fertigung bestimmen zu können. So hat das Fraunhofer IWS beispielsweise das laserakustische Messsystem LAwave zur Charakterisierung von Schichten und Oberflächen entwickelt, mit dem folgende Anwendungsbeispiele adressiert werden können:

  • Messung von E-Modul und Schichtdicke ultradünner und dünner Schichten

  • Bestimmung der Porosität und Defektdichte in thermisch gespritzten Schichten

  • Störtiefenbestimmung an Halbleiter-Wafern nach Sägen, Schleifen und Polieren

  • Härtetiefenbestimmung an gehärteten Bauteilen

Neben der Entwicklung der genannten Messtechniken verfügen die Institute des Fraunhofer-Verbunds Light & Surfaces über ein breites Portfolio an Kalibrierungsroutinen und systemtechnischen Lösungen zur Integration der Messtechniken in kundenspezifische Fertigungslinien. 

Ihre Ansprechpartner an den Instituten sind:

Contact Press / Media

Prof. Dr. rer. nat Gunther Notni

Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
Albert-Einstein-Str. 7
07745 Jena

Telefon +49 3641 807-217

Fax +49 3641 807-602

Contact Press / Media

Dipl.-Ing. Peter Abels

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstr. 15
52074 Aachen

Telefon +49 241 8906-428

Fax +49 241 8906-121

Contact Press / Media

PD Dr.-Ing. Albrecht Brandenburg

Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
Heidenhofstr. 8
79110 Freiburg

Telefon +49 761 8857-306

Fax +49 761 8857-224

Contact Press / Media

Dr. Volker Weihnacht

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Winterbergstr. 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 83391-3247