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Qualitätskontrolle im Fertigungsprozess mit mobilen 3D-Messsystemen

15.01.2009
Eine effiziente Produktion allein ist noch kein Schlüssel zum Erfolg. Auch die Qualitätssicherung muss stimmen. Sie nimmt fast überall einen hohen Stellenwert ein. Dabei geht es nicht nur darum, die durch CAD-Daten vorgegebenen geometrischen Abmessungen einzuhalten. Die Qualitätssicherung sollte – genau wie der Produktionsprozess – zudem wirtschaftlich und dabei leistungsfähig organisiert sein.

An dieser Stelle zahlt sich der Einsatz einer entsprechenden Messtechnik aus, wodurch die Messaufgaben schnell und mit wenig Aufwand erledigt werden können, dabei aber auch die erforderliche Präzision bietet. Die Anforderungen flexibler Qualitätsprüfung in der Fertigungsindustrie erfüllen insbesondere die mobilen optischen 3D-Messtechniken.

Dazu zählen unter anderen Laser Tracker und Photogrammetrie-Systeme, bei denen die komplexe bewegliche Mechanik durch Messen mit Licht ersetzt wird. Da sich die Systeme leicht transportieren lassen, können sie verschiedene Messaufgaben im Produktionsprozess lösen. Moderne Laser Tracker Systeme verfügen heute sowohl über taktil als auch flächenhaft messende Sensoren und arbeiten daher wie universell einsetzbare Koordinatenmessgeräte.

Der spezielle Vorteil der Photogrammetrie-Systeme ist, dass sie auch unter schwierigen Bedingungen, zum Beispiel in engen Bereichen oder in Klimakammern, zuverlässige Messergebnisse liefern. Dabei wird zur Datenerfassung kein fester Aufnahme-Standpunkt benötigt.

Für Einsteiger in die mobile optische Messtechnik eignet sich – nicht zuletzt aufgrund der vergleichsweise günstigen Anschaffungskosten - insbesondere ein Photogrammetrie-System wie das DPA Inspect von Aicon. Es arbeitet mit einer Digitalkamera als Aufnahmesensor, mit deren Hilfe das zu vermessende Blechteil aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommen wird.

Photogrammetrie-Systeme vermessen geometrische Merkmale

Alle relevanten Objektbereiche werden zuvor mit so genannten Würfeladaptern oder mit selbstklebenden Messmarken markiert. Damit ist DPA Inspect in der Lage, geometrische Merkmale wie Bohrungen, Ecken oder Kanten zu messen. Die digitalen Messbilder werden automatisch im Auswerterechner verarbeitet und die 3D-Koordinaten der Geometriemerkmale berechnet. Zum Vergleich mit den CAD-Solldaten können die gemessenen 3D-Daten dann in eine vorhandene Analyse-Software eingelesen werden.

Dafür eignen sich alle gängigen Analyse-Softwares wie beispielsweise PolyWorks/Inspector, Rapidform oder auch Geomagic integrieren DPA Inspect als Zusatzmodul. Die Messgenauigkeit beträgt ± 0,015mm/m (Längenmessabweichung nach VDI 2634).

Laser Tracker bieten höhere Genaugikeit beim Messen

Wer höhere Genauigkeiten benötigt, kann auf einen Laser Tracker zurückgreifen, beispielsweise auf den Leica Absolute Tracker. Zum Absolute Tracker ist die kabellose Leica T-Probe erhältlich, eine Walk around-Lösung zum einfachen Antasten und Überprüfen verborgener Punkte.

Mit einer einzigen Aufstellung lassen sich so alle erforderlichen Merkmale schnell erfassen. Die Messgenauigkeit des Leica Absolute Trackers mit der T-Probe beträgt zum Beispiel UL (UL = Messmethode) = ± 60 µm für Raumlängen bis 8,5 m (MPE = Maximum Permissible Error).

Zur flächenhaften Objekterfassung ist zudem der Leica T-Scan TS50 erhältlich, ein handgeführter Hochgeschwindigkeits-Scanner. Der aktuelle T-Scan ist deutlich leichter und kleiner als sein Vorgänger, was die Handhabung enorm vereinfacht. Er benötigt keine Zielmarken, ist unempfindlich gegen Einflüsse des Umgebungslichts und kommt ohne Einpudern der Objektoberflächen aus.

Hochgeschwindigkeits-Scanner arbeitet mit Laserlinie aus Einzelmesspunkten

Da die Laserlinie aus individuellen Einzelmesspunkten zusammengesetzt ist, lässt sich die Intensität für jede Punktmessung auch einzeln anpassen. So kann der Anwender die verschiedensten Oberflächenstrukturen – von glänzend bis schwarz – in nur einem Scandurchgang ohne ein zusätzliches Eingreifen erfassen. Das Leica T-Scan System ist nicht nur bis zu 50% schneller als vergleichbare Messlösungen. Es erreicht zudem eine Messunsicherheit bei der Bestimmung von Kugelradien UR (UR = Messmethode) = ± 50 µm (MPE) für Objektabstände unter 8,5 m.

Die Daten der Punktwolken stehen dabei sofort für Echtzeit-Analysen zur Verfügung. So können zum Beispiel durch eine Überlagerung mit den CAD-Daten Abweichungen zu den Soll-Flächen sichtbar gemacht werden. Für anspruchsvolle Messaufgaben wie Flächenrückführungen besteht eine direkte Schnittstelle zur PolyWorks Software.

Mobile optische Messsysteme überprüfen auch Bewegungen

Auch zur Überprüfung von Bewegungen, zum Beispiel während des Schweißprozesses, stehen heute mobile optische Systeme zur Verfügung. Aicons photogrammetrisches Messsystem Move Inspect ist beispielsweise in der Lage, Daten mit einer Frequenz bis zu 1000Hz ohne Zeitbegrenzung zu erfassen.

Allgemein lässt sich sagen: Während die optischen Systeme früher noch als Geheimtipp galten, haben sie mittlerweile eine feste Position im Markt eingenommen. Dabei werden durch die permanente Weiterentwicklung der Systeme ständig neue Anwendungsgebiete realisiert. Aktuell ist eine Lösung für die 100%-Kontrolle von Blechteilen im laufenden Produktionsprozess in der Entwicklung.

Jutta Thiel | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/mmmaintainer/messenundueberwachen/geometrischesmessen/articles/166954/

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