Studienabschlussarbeiten

Durch den wachsenden Technologiefortschritt im Markt der Halbleiter-Bildsensoren, gelingt es den Herstellern immer kostengünstigere CMOS Sensoren zu produzieren. Diese überzeugen nicht nur durch die geringen Preise, sondern vor allem durch die wachsenden technischen Eigenschaften. Somit erreichen günstige Kamerasysteme meist gute Bildgebungseigenschaften im Preis-Leistungs-Vergleich. In einem Kamera-Array können mehrere dieser niedrigpreisigen Kamerasysteme angeordnet werden, um dadurch eine Verbesserung der Bildgebungseigenschaften zu erzielen. Dieser Aufbau stellt eine günstige Alternative zu einer monokularen Industriekamera dar. Um verschiedene Kamerasysteme für den Einsatz in einem solchen Szenario zu testen, wird eine Marktanalyse durchgeführt und eine Vorauswahl der möglichen Kamerasystemen getroffen. USB-Webcam-Module sind kostengünstig zu erwerben und durch die Plug and Play Funktion schnell am PC nutzbar. In der vorliegenden Arbeit werden vier USB-Webcam-Module auf photometrische Eigenschaften mittels EMVA 1288 Standard getestet. Da die untersuchten USB-Webcam-Module keinen linearen Systemzusammenhang aufzeigen, konnte nur die Messung der Inhomogenität erfolgreich durchgeführt werden. Die Ergebnisse wurden mit drei weiteren Kameras aus der industriellen Bildverarbeitung verglichen. Des Weiteren wurden die Aufnahmezeiten für die Standardeinstellungen und für angepasste Parameter gemessen. Für die Untersuchungen wurde eine Rangliste anhand der Auswertung einer Ergebnismatrix erstellt. Außerdem wurde der Status des EMVA Messstandes abgebildet und Verbesserungsempfehlun-gen erörtert. Ferner wurde die Anleitung des Messstandes überarbeitet. Schlüsselworte: EMVA 1288, Aufnahmezeit, Marktanalyse CMOS, Kamera-Array, USB-Webcam-Module.

Diese Abschlussarbeit befasst sich mit dem Thema der Fehlerkostenanalyse im Herstellungsprozess der Niederdrucksensoren bei der Robert Bosch Fahrzeugelektrik Eisenach GmbH und der Erstellung eines Konzepts zur Reduzierung eben dieser Fehlerkosten durch einen eventuellen Einsatz eines Bildverarbeitungssystems innerhalb des Fertigungsprozesses. Hierzu ist es notwendig, zu Beginn den aktuellen Stand der bestehenden Fehler und Fehlerkosten für den DS-X3 zu erfassen. Es werden dazu die bekannten Fehlermerkmale, deren Fehlerhäufigkeiten und die entstehenden Fehlerkosten an den einzelnen Stationen analysiert. Mithilfe der Pareto-Analyse werden die größten Fehlerkosten und damit höchsten Einsparpotentiale ermittelt. Diese Daten werden genutzt, um ein Soll-Konzept zur Reduzierung der Fehlerkosten zu erstellen. Angenommen wird dabei, dass ein Bildverarbeitungssystem verwendet werden soll, um die Fehlerkosten zu verringern. Zu diesem Zweck soll ein Vision-Sensor zum Einsatz kommen, der neben der Reduzierung der möglichen Fehlerquellen, die Qualität der Produkte steigern soll. Für die Fehler, bei denen ein Vision-Sensor am geeignetsten erscheint, um die bestehenden Fehler zu reduzieren, wird eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt. Dazu wird geprüft, ob und ab welchem Zeitpunkt sich der Einbau des Kamerasystems wirtschaftlich auszahlt. Im Ausblick werden weiterführende Maßnahmen erläutert, welche den Rahmen dieser Arbeit überschreiten.

In der heutigen Zeit spielen der nachhaltige Umgang mit Ressourcen, der Klimawandel, aber auch stetig steigende Energiekosten eine immer größere Rolle in Unternehmen. Durch die Einführung von Energiemanagementsystemen kann der Energieverbrauch in allen Unternehmensbereichen langfristig gesenkt werden, was einen positiven Effekt auf die Umwelt hat und Energiekosten senkt. Engagement und Vorangehen hinsichtlich des Umweltschutzes steigern das Unternehmensimage. Staatliche Anreize, wie die Möglichkeit der Einsparung der Strom- und Energiesteuer, motivieren besonders strom- und energiekostenintensive Unternehmen zur Einführung eines Energiemanagementsystems. Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der DIN EN ISO 50001:2018. Die Norm der Internationalen Organisation für Normung (ISO) dient als Leitfaden zur Einführung und Aufrechterhaltung eines Energiemanagementsystems. Durch die DIN EN ISO 50001:2018 wird die Vorgängerversion des Jahres 2011 abgelöst. Die Unterschiede und Neuerung der Revision werden in einer GAP-Analyse ausgearbeitet. Die Struktur der Norm baut auf der High Level Structure auf, einer einheitlichen Struktur für ISO-Managementsystemnormen, wodurch diese harmonisiert werden. Dadurch lassen sich leichter mehrere Managementsysteme in einem integrierten Managementsystem vereinen, wodurch Redundanz aufgrund inhaltlicher Überschneidungen der Normen reduziert wird. Ein wichtiger Baustein zur fortlaufenden Verbesserung von Managementsystemen aller Art sind Audits. Die DIN EN ISO 19011:2018 ist ein Leitfaden zur Auditierung von Managementsystemen und löst die DIN EN ISO 19011:2011 ab. Im Verlauf der Arbeit werden auch die Anforderungen an diese Norm und deren Neuanforderungen in Bezug auf ihre Vorgängerversion analysiert. Der praktische Teil der Arbeit widmet sich einer GAP-Analyse der erfüllten bzw. nicht erfüllten Anforderungen, hinsichtlich des auf die DIN EN ISO 50001:2018 aufbauenden Energiemanagements der Sandvik Tooling Supply Werke in Schmalkalden. Für Bereiche, die nicht den Standards der neuen Version der Norm entsprechen, werden Verbesserungsvorschläge ausgearbeitet.

Vernetzte Prüfgeräte und Datendigitalisierung sind bedeutungsvoll für die Industrie 4.0 bei der Qualitätssicherung. Ein digitaler Profilprojektor im industriellen Qualitätsmanagement ermöglicht eine berührungslose und präzise Prüfung in wenigen Sekunden. In dieser Arbeit werden Programme entwickelt, um typische Messaufgaben im Werkstattbereich mit dem digitalen Profilprojektor zu lösen, und um die Messdaten zu digitalisieren. Der Bildverarbeitungsrechner vicosys©5300 mit dem integrierten Webserver wird zum Aufbau des digitalen Profilprojektors in dieser Arbeit eingesetzt. Er unterstützt sowohl die Bildverarbeitung und Durchführung des Programms als auch die Möglichkeit der Vernetzung des digitalen Profilprojektors. Die Programme werden zur Lösung von Messaufgaben der industriellen Bildverarbeitung mit der Software vcwin pro und Ruby 1.9 erstellt, und mit einer Bedienoberfläche angerufen. Das konfigurierbare webHMI als Bedienoberfläche dafür steht zur Verfügung. Nach dem Entwurf werden die Programme mit einer Reihe von Werkstücken getestet und debuggt. Stichworte: digitaler Profilprojektor, WebHMI, Messtechnik, Industrie 4.0, vcwin pro

Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Metallpulver schichtweise auf eine Bauplattform aufgebracht und punktweise durch einen Laser aufgeschmolzen wird. So entstehen Schicht für Schicht vollständige Bauteile. Der Fertigungsprozess wird durch, in die Maschine integrierte, Monitoring Systeme beobachtet und dokumentiert. Nachdem der Prozess abgeschlossen, ist können die Darstellungen der einzelnen Schichten beurteilt werden. In dieser Masterarbeit werden verschiedene Monitoring Systeme vorgestellt, welche bereits in industriellen SLM Maschinen zum Einsatz kommen. Ebenfalls werden Systeme vorgestellt, welche Ansätze für weitere Methoden der Prozessbeobachtung bieten. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden Bilddaten aus einer konkreten Maschine, der EOS M290, herangezogen, um diese zur Fehleridentifizierung zu nutzen. Dazu werden einzelne Bilder verschiedenen Fehlerklassen zugeordnet, welche Aufschluss über unterschiedliche Defekte im Bauteil geben. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der maschinellen Zuordnung von Bilddaten in Fehlerklassen. Da der Bauprozess eines einzelnen Bauteils mehrere tausend Schichten haben und somit auch mehrere Bilder umfassen kann, ist es sehr aufwändig diese manuell zu beurteilen und zu sortieren. Um die Bilddaten maschinell zuzuordnen, werden faltende neuronale Netze (CNNs) genutzt. Angewendet werden hier die neuronalen Netze "AlexNet", "GoogLeNet", "VGG16" und "VGG19". Die neuronalen Netze werden mit den vorsortierten Bilddaten trainiert und deren Erkennungsraten werden ermittelt. Abschließend wird eine Aussage über die Eignung von CNNs zur Qualitätsbeurteilung von Bauteilen, die mit dem SLM Verfahren hergestellt wurden, getroffen.