3D-Inlineprüfung Oberflächenfehler mit µm-Messgenauigkeit erkennen

Die Laserlinien werden auf eine Zieloberfläche projiziert. Die Entfernungskoordinate z und die aktuelle Position auf der y-Achse werden für jeden einzelnen Messpunkt berechnet und als Pixel in einer Wolke berechnet.
Die Laserlinien werden auf eine Zieloberfläche projiziert. Die Entfernungskoordinate z und die aktuelle Position auf der y-Achse werden für jeden einzelnen Messpunkt berechnet und als Pixel in einer Wolke berechnet.

Bei der Herstellung kleinster Bauteile, z.B. für Motor, Treibriemen oder Fahrwerke, ist Fertigungsgenauigkeit hinsichtlich Geometrie, Form und Größe entscheidend. Mesure-Systems-3D (MS3D) hat ein Gerät entwickelt, das solche Bauteile während der Produktion mittels 3D-Sensor-Überwachung auf Geometrie- und Formdefekte hin kontrolliert.

Mit der ShapeInspection von MS3D können lange und zylindrisch aufgebaute Bauteile während des gesamten Produktionsvorgangs mittels moderner Sensoren überwacht und berührungslos in wenigen Sekunden auf bis zu 50 Merkmale hin untersucht werden. Die Genauigkeit der Messwerte liegt dabei im µm-Bereich.

Mit Hilfe der speziellen Messtechnik werden die außen und innen liegende komplexe Form-Geometrie und Formfehler überwacht und aus den erhaltenen Werten eine dreidimensionale Oberflächenansicht erstellt. Bei einer Genauigkeit von 0,1 bis 1 µm sind Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit optimal gewährleistet. Auf Grund der kurzen Messzeit kann der Anwender umfangreiche Fertigungsreihen mit einer großen Bandbreite von Bauteilen und Maßen produzieren und dennoch die gesamte Charge prüfen. Um Einblicke in den Produktionsvorgang zu ermöglichen, liefert MS3D eine programmierbare Software für unterschiedliche Bauteile der gleichen Teilfamilie, anhand derer das Gerät automatische Berichte erstellt.

Die Bauteile selber können sowohl manuell als auch automatisch in die richtige Position gebracht und wieder entfernt werden. Dafür sind keine speziellen Einspannvorrichtungen nötig, so dass ShapeInspection für eine Vielzahl unterschiedlicher Komponenten verwendet werden kann. Das Gerät kann das ganze Jahr über 24 Stunden am Tag eingesetzt werden, da kaum Wartungsarbeiten anfallen und es auch mit empfindlichen Produktionsumgebungen kompatibel ist. Das kommt insbesondere in der Automobilindustrie zum Tragen. Aber auch die Luftfahrt-, Energie-, Bahn-, Waffen-, Uhr-, Glas-, Kunststoff- und Metallindustrie können von der Erfindung des Unternehmens profitieren.

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Oberflächenfehler mit µm-Messgenauigkeit erkennen

Gerade bei der Herstellung kleinster Bauteile, z.B. für Motor, Treibriemen oder Fahrwerke, ist Fertigungsgenauigkeit hinsichtlich Geometrie, Form und Größe entscheidend. Fehler könnten weitreichende Konsequenzen für die Funktion und Folgekosten haben

Sensortechnik für Oberflächendigitalisierung mit bis zu 50 Millionen Messpunkten

Die Laserscanner des Geräts arbeiten mit der sogenannten Laser-Triangulationsvermessung, die einen zweidimensionalen Schnittnachweis auf verschiedenen Ziel-Oberflächen ermöglicht. Mithilfe spezieller Linsen wird der Laserstrahl vergrößert, so dass er eine statische Linie bildet. Diese Linie wird auf die jeweilige Zieloberfläche projiziert und mithilfe einer Kamera digitalisiert. Das indirekt reflektierte Licht dieser Laserlinie wird auf eine hochempfindliche Sensor-Matrix zurückgeworfen und der Abstand durch die Innenwinkelsumme mittels Triangulierung bestimmt.

Zusätzlich zur Information der z-Achse, die die Entfernung angibt, verwendet das Regelglied die Kamera-Abbildung, um die Position entlang der Laserlinie (x-Achse) zu berechnen. Diese Messwerte werden dann von einem zweidimensionalen Koordinatensystem abgefragt, das am Sensor angebracht ist. Durch Bewegung des Objekts oder Schwenken des Messfühlers ist es so möglich, etwa 500.000 bis 50.000.000 Messwerte zu gewinnen, über die die komplette Oberfläche digitalisiert wird und alle Oberflächendefekte analysiert werden können. Insgesamt dauert dieser Vorgang nur wenige Sekunden.

Pro Bauteil werden in der Regel zwei bis vier Sekunden benötigt, um es mittels 3D zu vermessen. Je nach Aufbau der jeweiligen Einspannvorrichtung braucht der Anwender eine bis drei Sekunden, um das Bauteil manuell anzubringen. Automatisiert läuft das Ganze in einer halben bis einer Sekunde ab.

Das Gerät selbst berechnet die geometrischen Eigenschaften des Bauteils in nur ein bis zwei Sekunden. Für eine Fehlerkalkulation der Form- und Oberflächenaspekte benötigt es, abhängig von dessen Komplexität, zwei bis zehn Sekunden. Dadurch verkürzt sich sie Endprüfung und es sind keine teilespezifischen Werkzeuge mehr nötig, so dass keine Zeit durch einen Wechsel verloren geht. Dabei beträgt die Messunsicherheit zehn bis 30 µm – je nach Größe des Bauteils und des verwendeten Sensors. Bezüglich der Geometrie beläuft sich die Messunsicherheit für zylindrische Bauteile auf nur ein µm.

MS3D ist auf der Messe Control in Halle 5 auf Stand 5-321 vertreten.