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Motec optimiert Fertigung für Digitalkameras
Assistenzsysteme mobiler Arbeitsmaschinen sind häufig kamerabasiert. Digitale Kameralösungen bieten hierbei den Vorteil, dass sie mithilfe entsprechender Software und Controller intelligent ausgelegt werden können. Die Kameraexperten von Motec gehen dieser Herausforderung proaktiv an und optimieren ihre Fertigung für die Anforderungen künftiger Applikationen.

Die Anforderungen der Hersteller mobiler Arbeitsmaschinen steigen stetig. Insbesondere der Wunsch nach umfassenderen Assistenzsystemen ist nur mit einer immer stärkeren Digitalisierung der Land- und Baumaschinen, Kommunal- und Flurförderfahrzeugen zu befriedigen. Dies können beispielsweise Abbiegeassistenten für Großfahrzeuge sein, die vor Passanten oder Radfahrern im toten Winkel warnen und somit zu mehr Sicherheit im Straßenverkehr beitragen. Unterstützende, aktive Rückfahrsysteme oder eine intelligente Überwachung des Ernteprozesses in der Landwirtschaft sind weitere typische Anwendungsfälle für smarte Assistenzsysteme auf Videobasis.

Jahrzehntelange Branchenerfahrung
Motec aus Hadamar ist einer der führenden Hersteller auf dem Gebiet solch intelligenter Fahrer- und Prozessassistenzsysteme. Seit mehr als 30+ Jahren hat sich das Unternehmen auf die Entwicklung, Konstruktion und Produktion hochwertiger Kamera-Monitor-Lösungen für mobile Arbeitsmaschinen spezialisiert. Motec -Systeme sind in Baumaschinen, Transportfahrzeugen, Landmaschinen, Staplern und Flurförderzeugen, Kommunal- und Schienen- sowie Militärfahrzeugen im Einsatz. Insbesondere die individuelle Anpassung der Kamera-Monitor-Lösungen an den Kunden- bzw. Branchenbedarf ist eine Spezialität des Unternehmens.

Als Partner führender Premium-Maschinenhersteller hat Motec frühzeitig das Potenzial digitaler Kamerasysteme erkannt und eine eigene auf Fahrerassistenzsysteme spezialisierte Software-Entwicklung aufgebaut. Als Teil der eigenen, umfassenden Digitalisierungsstrategie hat das Unternehmen jüngst auch die Fertigungsprozesse der Kamerasysteme digitalisiert und automatisiert.

Maximale Qualität
Dies ist notwendig, da die Hersteller mobiler Arbeitsmaschinen immer häufiger Kamerasysteme auf Automotive-Standard fordern. Dr. Tony Albrecht, Director R&D bei Motec, erklärt: „Maschinenbetreiber und ihre Maschinenführer erwarten zunehmend unterstützende Systeme, die sie aus ihrem PKW kennen. Auch wenn die Arbeitsmaschinen sehr viel größer und komplexer sind, sollen sie genauso komfortabel und sicher zu bedienen sein wie Kraftfahrzeuge. Dementsprechend sind die Ansprüche an robuste Kamerasysteme als Basis vieler Fahrerassistenzsysteme in den letzten Jahren stark gestiegen.“ Diesen Trend hat Motec erkannt und seine Fertigungsstraßen und End-of-Line-Tests an diese Qualitätsansprüche angepasst.

Denn digitale Kamerasysteme benötigen eine perfekte Bildqualität als Datenbasis der weiteren Bildverarbeitung. Fokus, Bildschärfe und Ausrichtung der Objektive müssen auf maximal reproduzierbarem Niveau liegen, damit die datenverarbeitende Software auf diese Werte angepasst und zuverlässig arbeiten kann. Um dies zu gewährleisten, arbeitet Motec nun mit einem Active Alignment Test- und Fertigungssystem. Dieses vollautomatisierte System gewährleistet maximale Reproduzierbarkeit und Qualitätskontrolle der Kamera- und Objektivgüte. Darüber hinaus können mit diesem System sehr viel höhere Stückzahlen realisiert werden.

Wie funktioniert das Active Alignment?
Die moderne Fertigungsanlage eines deutschen Herstellers umfasst die automatisierte Justierung und Optimierung des Objektivs sowie die „Hochzeit“ des Objektivs mit der Trägerbaugruppe. Zunächst werden Objektiv und Träger in das Active Alignment System eingebracht. Daraufhin prüft die Anlage anhand der hinterlegten Charakteristika, Parameter und Geometrien die Kompatibilität der Baugruppen. Auf diese Weise beugt das System automatisch fehlerhaften Paarungen vor. Im Anschluss wird der Kleber mikrometergenau auf den Träger appliziert.

Daraufhin verfährt das Portal des Messsystems zum Fokussierungs- und Fügeprozess. Ein 6-Arm-Roboter nimmt die Linse auf und bringt diese in den Kameraträger ein. Mithilfe fokussierbarer Kollimatoren wird das Objektiv perfekt ausgerichtet und justiert, bis der bestmögliche Fokus erreicht ist. Das Active Alignment System prüft und kalibriert darüber hinaus die Bildverkippung, die optische Achse, das optische Zentrum, die Spektralempfindlichkeit, den Dynamikumfang und alle weiteren qualitätsrelevanten Parameter des Objektivs. Ist dieser Prozess abgeschlossen, wird das Objektiv in der optimalen Lage in den Träger eingebracht und der Kleber mittels UV-Licht vorgehärtet. Abschließend wird der Kleber zwischen Objektiv und Baugruppe thermisch ausgehärtet. Gegenüber einer Verschraubung des Systems bietet dieser Klebeprozess maximale Flexibilität bei der Ausrichtung.

Eine weitere Besonderheit des Active Alignment Systems ist die integrierte Defokussierung des Objektivs. Denn der aufgebrachte Kleber schrumpft im Aushärtungsprozess. Diese Schrumpfrate hat Motec dank jahrelangem Know-how in der Justierung von Objektiven errechnet und im Prozess berücksichtigt. Das Objektiv wird so eingebracht, dass die Bildparameter erst nach dem Aushärten des Klebeprozesses optimal austariert sind.

Dieses automatisierte Fertigungskonzept der Kameramodule gewährleistet somit die reproduzierbare Qualität und Charakteristik, die für digitale Assistenzsysteme immer autonomer agierender mobiler Arbeitsmaschinen notwendig sind. Dr. Tony Albrecht ergänzt: „Die Active Alignment Fertigung macht unsere bereits hervorragenden Kamerasysteme noch besser. Gleichzeitig ermöglicht dieses Verfahren eine bis zu fünffache Beschleunigung des Fokussierungsprozesses. Damit wird die Fertigung insgesamt deutlich schneller und wir können unsere digitalen Kamerasysteme auch für Großserienfahrzeuge anbieten – und das, ohne Qualitätseinbußen.“

Digitalisierung der Montage
Neben der Einführung des Active Alignment Prozesses hat Motec viele weitere Maßnahmen zur Perfektion der Fertigung vorgenommen. Die Fertigungslinien verfügen über digitale Feedbacksysteme und automatisierte Montageplätze. Somit werden die Baugruppen etwa immer mit dem perfekten Drehmoment verschraubt. Erkennt die Montagesoftware einen Fehler bei einer Komponente, kann diese nicht weiterbearbeitet werden, bis der Fehler behoben wurde. Am Ende der Montage entscheidet eine finale Prüfung aller Montageschritte, ob das Produkt gemäß der hohen Qualitätsstandards von Motec hergestellt wurde. Insgesamt haben die Kamera-Monitor-Experten ihre Fertigung damit an die exzellente Qualität ihrer Produkte angepasst und sind für die Herausforderungen der Zukunft gerüstet.

BU: Bei der Verbindung von Objektiv und Baugruppenträger im Active Alignment Verfahren kann das Objektiv flexibel eingebracht werden, erkennbar am Spalt im rechten Bild.

BU: Die geprüfte und optimal justierte Kamera wird aus dem Mess- und Kalibriersystem entnommen.