System zur adaptiven photonischen Oberflächen Testung mit lernfähiger Bildauswertung in Kombination mit einem Reinigungssystem (SysPOT); Teilvorhaben: Hybrider Roboter zur KI-gestützten autonomen Sensornachführung

Abstract

Das Hauptziel des Projekts SysPOT war die Entwicklung eines optischen Systems zur Inline-Messung von Partikeln und Defekten auf Freiform-Oberflächen sowie die Implementierung eines geregelten Reinigungsprozesses. Dazu wurde ein mechanisches System entwickelt, das den optischen Sensor präzise positioniert oder kontrolliert über die zu untersuchende Freiformoberfläche bewegt. Schnittstellen wurden geschaffen, um die Komponenten des Systemdemonstrators funktional zu verbinden. Ein Schwerpunkt lag auf der Untersuchung komplexer Oberflächen auf Imperfektionen ab 50 μm, wobei ein großer Bewegungsraum des Sensors erforderlich war. Zudem sollten kleinste Kratzer und Partikel unter 10 μm auf großflächigen, weniger komplexen Oberflächen identifiziert werden. Ein zentrales Ergebnis des Teilprojekts war die Entwicklung und der Aufbau zweier Demonstratoren, die die automatisierte Charakterisierung von Partikeln und Defekten auf Oberflächen ermöglichen. Diese Demonstratoren decken zwei Anwendungsszenarien ab: die Charakterisierung von Freiform-Oberflächen und die Charakterisierung von Filtermembranen. Der vom Fraunhofer IPM entwickelte SysPOT-Sensor und weitere Komponenten wurden integriert, und eine übergeordnete Steuerung, die auch die von IPS Dortmund entwickelte Klassifizierungs-KI einbezieht, wurde entworfen. Bei Tests mit Bauteilen und Membranen der assoziierten Partner zeigte sich, dass stark gekrümmte, spiegelnde oder transparente Oberflächen schwer zu erfassen sind und das vollautomatisierte Scannen solcher Oberflächen noch weiterer Entwicklungsarbeiten bedarf. Bei der automatisierten Charakterisierung von Filtermembranen wurden jedoch signifikante Vorteile erzielt, insbesondere eine höhere Informationsausbeute und Geschwindigkeit bei maximaler Auflösung. Datei-Upload durch TIB The main goal of the SysPOT project was to develop an optical system for inline measurement of particles and defects on freeform surfaces, as well as to implement a controlled cleaning process. This required the development of a mechanical system that precisely positions the optical sensor or moves it over the freeform surface being examined. Interfaces were created to functionally connect the components of the system demonstrator. A focus was placed on examining complex surfaces for imperfections starting at 50 μm, requiring a large movement range for the sensor. Additionally, the project aimed to identify the smallest scratches and particles under 10 μm on large, less complex surfaces. A central outcome of the subproject was the development and construction of two demonstrators that enable automated characterization of particles and defects on surfaces. These demonstrators cover two application scenarios: the characterization of freeform surfaces and the characterization of filter membranes. The SysPOT sensor developed by Fraunhofer IPM and other components were integrated, and an overarching control system, which also includes the classification AI developed by IPS Dortmund, was designed. Tests with components and membranes from associated partners revealed that highly curved, reflective, or transparent surfaces remain difficult to capture, indicating that fully automated scanning of such surfaces requires further development work. However, significant advantages were achieved in the automated characterization of filter membranes, particularly in terms of higher information yield and speed at maximum resolution.