Assistenzsystem zur Qualitätsprüfung von Oberflächen
Ein digitales Assistenzsystem erkennt Oberflächenfehler an metallischen Bauteilen automatisiert nach dem Schleifprozess – zuverlässig, reproduzierbar und in Echtzeit. Das Kooperationsprojekt von WFG HSK, Transferverbund Südwestfalen und der Ruhr-Universität Bochum zeigt, wie digitale Technologien auch in kleinen Betrieben schnell Mehrwert schaffen.
Qualitätssicherung
Art
Bestwig
Ort
René Rudat +6
Projektbeteiligte
Assistenzsystem bei Drinhaus Technik – digitale Qualitätsprüfung für metallische Oberflächen
Die Oberflächenbearbeitung metallischer Bauteile stellt höchste Anforderungen an die Qualitätssicherung. Fehler, die mit bloßem Auge schwer zu erkennen sind, führen zu aufwendiger Nacharbeit und im schlimmsten Fall zur Auslieferung fehlerhafter Produkte.
Bei der Drinhaus Technik GmbH in Bestwig wurde dieses Problem mit einem zweistufigen Ansatz gelöst: Zunächst wurde die Bildaufnahme durch optimierte Beleuchtung und Kameraeinstellungen verbessert. Darauf aufbauend entstand eine Assistenzsoftware, die mittels Filter- und Bildverarbeitungstechniken Oberflächenfehler wie kreisrunde Schleifspuren und punktuelle Macken zuverlässig sichtbar macht.
Das System lässt sich problemlos in den bestehenden Qualitätskontrollprozess integrieren und bietet Potenzial für künftige KI-gestützte Weiterentwicklungen.
- Zweistufiger Ansatz: optimierte Bildaufnahme + intelligente Fehlererkennung per Software
- Kooperationsprojekt: WFG HSK, Transferverbund Südwestfalen, Ruhr-Universität Bochum (LPS)
- Praxisnahe Umsetzung direkt im laufenden Produktionsbetrieb
- Entlastung der Mitarbeitenden bei repetitiver Prüfarbeit
- Potenzial für KI-gestützte automatische Klassifikationen als nächster Schritt
- EU- und NRW-gefördert im Rahmen von Produktion.Digital.Südwestfalen-PLUS
Die Drinhaus Technik GmbH in Bestwig ist spezialisiert auf die Oberflächenbearbeitung kreisrunder metallischer Bauteile. Das Unternehmen veredelt Werkstücke aus Messing, Aluminium, Edelstahl und Titan für Kunden aus der Möbel-, Leuchten-, Luft- und Raumfahrt- sowie Lebensmittelindustrie. Der letzte Prozessschritt – das Schleifen der Stirnflächen – erfolgt automatisiert durch einen Roboterarm.
In der Vergangenheit führten jedoch schwer erkennbare Oberflächenfehler zu erheblichem Nacharbeitsaufwand und teilweise zur Auslieferung fehlerhafter Bauteile. Eine rein manuelle Qualitätskontrolle, durchgeführt durch erfahrene Mitarbeitende, konnte diese Problematik nur teilweise kompensieren. Insbesondere Reflexionen, diffuse Lichtverhältnisse und personalabhängige Expertise erschwerten eine zuverlässige Bewertung.
Im Rahmen des Förderprojekts Produktion.Digital.Südwestfalen-PLUS wurde gemeinsam mit der Wirtschaftsförderungsgesellschaft Hochsauerlandkreis (WFG HSK), dem Transferverbund Südwestfalen und dem Lehrstuhl für Produktionssysteme (LPS) der Ruhr-Universität Bochum ein digitales Assistenzsystem entwickelt und im laufenden Produktionsbetrieb getestet.
Das Projektteam verfolgte einen zweistufigen Ansatz. Im ersten Schritt wurde die Bildaufnahme optimiert: Durch umfangreiche Versuchsreihen mit verschiedenen Beleuchtungsarten (Front-, Seiten- und Kuppelbeleuchtung) sowie Kameraeinstellungen (Blende, ISO, Belichtungszeit, Polarisationsfilter) wurde eine Konfiguration identifiziert, die Reflexionen auf den kreisrunden Metallbauteilen minimiert – als Grundlage für eine reproduzierbare und prozesssichere Aufnahme der Prüfteile.
Im zweiten Schritt wurde eine Assistenzsoftware zur Fehlererkennung entwickelt. Auf Basis der aufgenommenen Bilder entstand eine Software, die mittels Filter- und Bildverarbeitungstechniken Oberflächenfehler deutlich sichtbar macht. Kreisrunde Schleifspuren und punktuelle Macken standen als Fehlerarten im Fokus. Eine standardisierte Bildverarbeitungspipeline sorgt für konsistente Ergebnisse und kann bei veränderten Lichtverhältnissen flexibel angepasst werden.
Die entwickelte Lösung ermöglicht es den Mitarbeitenden, Fehler schneller, eindeutiger und mit geringerem Aufwand zu erkennen. Das System lässt sich problemlos in den bestehenden Qualitätskontrollprozess integrieren und bietet darüber hinaus Potenzial für künftige Weiterentwicklungen – beispielsweise KI-gestützte automatische Klassifikationen.
Da das Projekt über die beiden EFRE-geförderten Projekte "Mittelstand-Digital Zentrum Ländliche Regionen" und "Produktion.Digital.Südwestfalen-PLUS+" abgewickelt wurde, war die Umsetzung für das Unternehmen kostenlos. Es wurden Open-Source-Software bzw. KI-Lösungen genutzt. Lediglich die Hardware (Kamera, Tablet) musste angeschafft werden.
Starke regionale Kooperation für digitale Innovation
Das Projekt steht beispielhaft für eine starke regionale Kooperation, in der Wirtschaft, Wissenschaft und Wirtschaftsförderung gemeinsam an praxistauglichen digitalen Lösungen arbeiten. Die WFG HSK übernahm die Projektkoordination sowie die Vernetzung zwischen Unternehmen und Forschung. Der Transferverbund Südwestfalen initiierte das Projekt zuvor durch ein gemeinsames Technologie-Scouting mit der WFG HSK bei der Drinhaus Technik GmbH. Der Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum verantwortete die fachliche Entwicklung der Bildverarbeitungstechniken und der Assistenzsoftware. Die Drinhaus Technik GmbH stellte den realen Anwendungsfall mit konkreten Produktionsbedingungen und Bauteilen zur Verfügung.
Die Umsetzung wurde mit Mitteln der Europäischen Union und des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.
Hier erfährst du alles relevante über den Ablauf und die Projektphasen!
Am Anfang stand ein konkretes Qualitätsproblem: Nach dem automatisierten Schleifen der Stirnflächen durch einen Roboterarm traten bei der Drinhaus Technik GmbH immer wieder schwer erkennbare Oberflächenfehler auf. Die manuelle Sichtprüfung war zeitaufwändig, subjektiv und durch Reflexionen, diffuse Lichtverhältnisse und personalabhängige Expertise nur eingeschränkt zuverlässig.
Wichtig: Identifiziere einen konkreten, wiederkehrenden Qualitätsengpass in deiner Produktion. Der Transferverbund Südwestfalen kann durch ein gemeinsames Technologie-Scouting helfen, passende Lösungsansätze zu finden.
Das Team
Regionale Kooperation aus Wirtschaft, Wissenschaft und Wirtschaftsförderung
Das Projekt steht beispielhaft für eine enge regionale Zusammenarbeit, bei der unterschiedliche Partner ihre jeweiligen Stärken eingebracht haben. Im Zentrum stand die Drinhaus Technik GmbH in Bestwig unter der Leitung von Geschäftsführer Dietmar Drinhaus und seinem Sohn Daniel Drinhaus. Das Unternehmen stellte den konkreten Anwendungsfall mit realen Produktionsbedingungen und Bauteilen zur Verfügung und sorgte dafür, dass die entwickelten Lösungen direkt in der betrieblichen Praxis erprobt und weiterentwickelt werden konnten.
Die wissenschaftliche Expertise kam vom Lehrstuhl für Produktionssysteme (LPS) der Ruhr-Universität Bochum. Jan Schäfer und Marius Knott verantworteten die fachliche Entwicklung der Bildverarbeitungstechniken und der Assistenzsoftware – von der systematischen Optimierung der Bildaufnahme bis zur fertigen Fehlererkennung.
Koordiniert und vernetzt wurde das gesamte Projekt durch die Wirtschaftsförderungsgesellschaft Hochsauerlandkreis (WFG HSK) mit René Rudat als Projektleiter von Produktion.Digital.Südwestfalen-PLUS. Der Transferverbund Südwestfalen – vertreten durch Andreas Becker und Jasmin Graef – hatte das Projekt zuvor durch ein gemeinsames Technologie-Scouting bei Drinhaus angebahnt und begleitete es als Brücke zwischen Forschung und Praxis.
Die Zusammenarbeit war geprägt von kurzen Wegen, gegenseitigem Verständnis und einem klaren Praxisfokus: Jeder Partner brachte genau das ein, was für den Erfolg des Projekts gebraucht wurde.
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