Applikationsbeispiele

Damit der Airbag sauber öffnet


Qualitätskontrolle von Airbags mit in-situ Bildverarbeitungssystem smart-vision

Airbags schützen Menschen in Kraftfahrzeugen vor den Auswirkungen von Verformungsenergie bei einem Unfall. Doch auch ein Sicherheitssystem selbst gehört im Kfz zur bewegten Masse, die auf die Insassen einwirken kann. Umso wichtiger ist es, dass Airbags mit Null-Fehler-Toleranz gefertigt werden. Das Beispiel eines internationalen Airbag-Herstellers zeigt, wie die Qualitätsendkontrolle mittels Vision-System lückenlose Sicherheit gewährleistet.



Die Anwendung
Ein bis zwei Gramm eines weichen Kunststoffgewebes scheinen auf den ersten Blick kein besonders
großes Gefahrenpotenzial darzustellen. Doch hängt dies unter Umständen ganz vom Umfeld ab. Wird die relativ kleine Masse bei einer Airbag-Zündung auf bis zu 300 km/h beschleunigt und nähert sie sich mit dieser Geschwindigkeit einem Fahrzeuginsassen, steigt das Gefährdungspotenzial. Damit dieser äußerst unwahrscheinliche Fall keinesfalls real wird, darum kümmert sich bei der Autoliv B.V. & Co. KG in Dachau eine Cognex In-Sight Kamera mit PatMax-Technologie. Der Weltmarktführer für Sicherheitsgurte und Airbags hat zusammen mit der in-situ GmbH aus Sauerlach bei München ein
System für maximale Sicherheit von Sicherheitssystemen mit Erfolg implementiert und konfiguriert.

So individuell wie jeder Fahrzeugtyp
Während im Automobilbau die Plattformfertigung zunimmt, gibt es für Airbags hingegen keine
„Konfektionsgrößen“. Sie müssen für jeden Kfz-Typ neu entwickelt und an dessen Spezifikationen
angepasst werden. Hierzu gehören die Einbauumgebung mit der Innenausstattung wie
Armaturenbrett und Verkleidungen sowie die Innenraumgeometrie, wozu unter anderem auch der
Neigungswinkel der Frontscheibe zählt. Aber auch die Steifigkeit der Karosserie und die Masse des
Fahrzeugs sind wichtige Kriterien für die Airbag-Konfiguration. Dies führt dazu, dass schon
innerhalb einer Modellreihe in unterschiedliche Fahrzeug-Typen wie Limousine, Kombi oder Kabrio
verschiedene Airbags eingebaut werden. Präzise müssen Form und Öffnungsverhalten auf die
spezifischen Fahrzeuganforderungen ausgerichtet sein. Umso wichtiger ist es, für jede individuell
gefertigte Airbag-Serie maximale Qualitätsstandards garantieren zu können.

Bei Autoliv stellen in einer neuen, ca. 5 x 8 m großen Anlage, drei bis vier Werker Beifahrerairbags
für einen großen deutschen Automobilbauer her. Die qualitätsrelevanten Arbeitsschritte sind
automatisiert, während der Werker die Logistik übernimmt. Er arbeitet jeweils nur an einem Teil
und führt dieses vom ersten bis zum letzten Arbeitsschritt durch die Maschine. So vermeidet Autoliv
Unordnung in den Bauteilen und unterbindet Logistik-Störungen. Die Maschinenverfügbarkeit liegt
bei sehr guten 98 Prozent. Was erstaunlicher Weise der Reduzierung des Automatisationsgrades zu verdanken ist. Denn noch bis vor fünf Jahren waren Maschinen in der Airbag-Produktion um einiges komplexer, damit teurer in der Anschaffung und auch störungsanfälliger.

Der entscheidende Moment
Ein Airbag durchläuft die sechs Arbeitsstationen in rund zweieinhalb Minuten. Die maximale
Produktionszahl beträgt 1.500 Stück am Tag. Deflektor, Airbag, Gasgenerator und Stahlgehäuse
werden mit höchster Präzision zu einem wirkungsvollen Ganzen verbunden. Abschließend deckt ein
Cover den gefalteten Airbag ab. Und dies ist der Moment, auf den es ankommt. Denn im letzten
Arbeitsschritt, an der Einhakstation, zieht ein Werker das weiche Kunststoffgewebe des Covers über
das noch oben offene Stahlgehäuse, in dem der Airbag fest zusammengepresst liegt. Dabei wird
das Cover, das auf einer Seite fest mit dem Gehäuse verschraubt ist, auf der anderen Seite mit im
Stoff eingeschnittenen Öffnungen an den Gehäusestahllaschen aufgehakt.
Zündet der Airbag im Falle eines Unfalls, reißt in der Mitte des Covers eine so genannte Splitline
gezielt auf und der Airbag kann ungehindert austreten. Die Funktion des Covers ist zu verhindern,
dass bei der Montage und der späteren Weiterverarbeitung Fremdteile in das Gehäuse gelangen,
die bei einer Airbag-Zündung, die Fahrzeuginsassen gefährden könnten. Wären die Haken des
Covers jedoch teilweise nicht eingehakt, könnte dies bei einem Crash dazu führen, dass sich kleine
Teile des Covers losreißen und selbst an Gefahrenpotenzial gewinnen.
Die rund einen Meter über der Einhakstation angebrachte In-Sight 5407 prüft den Airbag auf das
Kriterium des korrekten Einhakens. Dabei bilden der silbergraue Gehäusehaken und das weiße
Cover gute Kontraste. Leicht unterschiedliche Haken-Geometrien mit minimalen Varianzen sorgen
jedoch für variierende Reflexionsgrade. Mit einer herkömmlichen Mustersuche hätte man auf Grund
der Helligkeits- und Formvarianzen Schwierigkeiten ein hundertprozentig zuverlässiges Ergebnis zu
erzielen. Autoliv und in-situ haben sich daher für den Einsatz von Cognex PatMax entschieden, da
dies einen höheren Grad an Flexibilität in der Musterkorrelation zulässt. Das Tool zur
Objektlokalisierung mit Musterabgleichtechnologie kann sich flexibel an spezifische
Produktionsgegebenheiten anpassen.


Die Einhakposition wird mit einer Musterkorrelation überprüft und für jede Prüfstelle wird das
Sollmuster eines eingehakten Covers „eintrainiert“. Auf Basis des Sollmusters erfolgt in der
Herstellung ein Referenzvergleich. Ist die Übereinstimmung erreicht, gibt die Maschine das
fertiggestellte Produkt frei. Ist das Cover nicht korrekt eingehakt, bleibt die Produktfreigabe aus. Mit ihrer außergewöhnlichen Präzision und Leistungsstärke sorgt die In-Sight 5407 mit PatMax für
höchste Qualität in der Airbag-Produktion und damit auch für mehr Sicherheit im Straßenverkehr.

Fazit
Intelligente Kamerasysteme lösen heute viele Qualitätssicherungsthemen in der Automobil- und
Automobilzulieferindustrie. Um komplette Lösungen sinnvoll zu konzeptionieren, ist umfangreiches
Know-How im Bereich der industriellen Bildverarbeitung nötig. in-situ als Partner-Systemintegrator
bietet dieses Know-How, und löst Themenstellungen effizient und langfristig Kosten sparend. Dass
gerade in der Sicherheitstechnik wie bei der hier beschriebenen Airbaganwendung Kamerasysteme
einen Mehrwert leisten können, zeigt oben beschriebene Anwendung deutlich.

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