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Messprogramme per Mausklick

Koordinatenmesstechnik mit 3D-Visualisierung
Messprogramme per Mausklick

Um Schritt halten zu können mit den heutzutage geforderten Reaktionszeiten, sind eine Integration der Messmaschine in den Datenfluss eines Unternehmens und eine weitgehend automatisierte Messprogramm-erstellung unumgänglich geworden. Die ständig wachsende Komplexität der Messaufgaben erfordert den flexiblen Einsatz der Multisensortechnik, intuitiv zu bedienende Oberflächen und eine messmerkmalbezogene Interaktion mit visualisierten CAD-Modellen. Eine weitere Beschleunigung wird zudem durch die Zusammenführung der konventionell getrennten Bereiche Prüfplanung, Messplanung, Messprogrammerstellung und Maschinensteuerung in einer einzigen Software erreicht. Hierdurch werden räumliche und zeitliche Trennungen beseitigt, und der Gesamtprozess der Qualitätskontrolle kann als einheitlicher Vorgang direkt an der Messmaschine gesteuert werden.

Dipl.-Ing. Patric Weis, Mycrona GmbH, Saarwellingen

Noch vor wenigen Jahren beschränkte sich die maschinenferne CAD-Programmierung von Koordinatenmessmaschinen ausschließlich auf Grafikstationen und dies zudem oft nur in Verbindung mit speziellen CAD-Systemen. Die hierdurch erzwungene Trennung der Datenhaltung erforderte spezielle Austauschformate zwischen Grafikanwendung und Messmaschinensteuerung (z.B. DMIS). Durch die rasante Entwicklung der letzten Jahre im PC-Hardwarebereich steht jedoch mittlerweile einer kostengünstigen, direkten Integration der 3D-Visualisierung in die Steuersoftware der Messmaschine nichts mehr im Wege. Durch die gleichzeitige Akzeptanz des Produktdatenformates STEP (ISO 10303) als neutrales CAD-Austauschformat steht zusätzlich ein Standard zur Verfügung, der nicht nur den Austausch der Werkstück-Sollgeometrie, sondern auch die Übergabe von Prüf-/Messbedingungen und die Rückgabe von Messwerten innerhalb eines Datenverbundes gestattet. Mit der Option CAD-Online 3D des Steuerprogramms GeoMatic hat Mycrona den Gesamtprozess der Qualitätskontrolle in einer einzigen Software zusammengeführt und die Grundlage dafür geschaffen, die Messmaschine in den Produktdatenfluss eines Unternehmens einzubinden und Messabläufe automatisch erstellen zu lassen.
Step by STEP
Das Synonym STEP bezeichnet die ISO-Normenreihe 10303 und beinhaltet die Normung für den Austausch von Produktmodelldaten zwischen verschiedenen Unternehmensbereichen, wie z.B. Konstruktion, Arbeitsplanung, Fertigung, Montage und Qualitätssicherung. Eine Stärke von STEP liegt in dem verwendeten Baukastenprinzip, das mit Hilfe so genannter Anwendungsprotokolle (AP) einen für jeden Unternehmensbereich individuell optimierten Normenpool zur Verfügung stellt. Zum Datenaustausch müssen dann lediglich die zu Grunde liegenden APs vereinbart werden. Mit STEP wurde im CAD-Umfeld eine neutrale Schnittstelle geschaffen, die inzwischen eine ernstzunehmende Alternative zu gängigen CAD-Formaten wie IGES und VDA-FS darstellt. Der besondere Vorteil von STEP gegenüber diesen Formaten besteht in der Möglichkeit, CAD-Daten mit zusätzlichen Informationen versehen zu können, wie z.B. mit Materialangaben, Prüf-/Messplänen und Messergebnissen. Heute existieren von allen namhaften CAD-Herstellern Konverter auf das STEP-Format, so dass STEP als einheitlich genormte Schnittstelle für beliebige CAD-Systeme dienen kann.
In GeoMatic wird die Sollgeometrie des zu messenden Werkstücks als STEP-Datei eingelesen und als 3D-Modell auf dem Bildschirm angezeigt. Mit Hilfe einfacher Mausinteraktionen kann das Modell im virtuellen Raum gedreht, gezoomt und verschoben werden. Wird GeoMatic offline in der Arbeitsvorbereitung verwendet, so kann sich der Anwender einen ersten Eindruck des möglicherweise noch gar nicht gefertigten Werkstücks verschaffen. Beim Berühren des Modells mit dem Mauszeiger werden alle relevanten Informationen des entsprechenden Geometrieelementes in Form von Texten und Hilfselementen, wie Kanten und Eckpunkten, visuell hervorgehoben (Abb. 2). In der Arbeitsvorbereitungsphase unterstützen diese Analysemöglichkeiten bereits wesentlich das Überdenken geeigneter Messstrategien.
Synchronisation der Koordinatensysteme
Um die exakte Lage des Werkstücks auf der Messmaschine im virtuellen Raum darstellen zu können, muss das Ausrichtekoordinatensystem am Modell nachgebildet werden. Hierzu können Lage des Nullpunktes, Ebenen- und Geradenausrichtungen am CAD-Modell durch einfache Mausklicks festgelegt werden (Abb. 3).
Echtzeit-Darstellung
Nach erfolgter Synchronisation der Koordinatensysteme ist GeoMatic in der Lage, Werkstück und Messsensorik in einer 3D-Szene darzustellen (Abb. 1). Erfolgt die Visualisierung online an der Messmaschine, so werden die Bewegungen der Sensorik in Echtzeit mitgeführt. Ein einfacher Mausklick am CAD-Modell genügt, um die Messmaschine beliebig zu positionieren. Dies ist beispielsweise beim Einsatz einer Bildverarbeitungskamera mit hoher Auflösung von Vorteil, da in diesem Falle eine manuelle Positionierung durch das stark eingeschränkte Sehfeld der Kamera oftmals schwierig ist. Ebenso erlaubt die CAD-Anwahl eine schnelle Positionierung des Messtasters oder Laserpunktes an unübersichtlichen Werkstücken.
Anwahl von Messmerkmalen und Prüfkriterien
Mittels Mausklick auf ein zu messendes Geometrieelement werden neben der Sollgeometrie auch die gegebenenfalls bereits in STEP vorliegenden Prüf- und Messkriterien bestimmt. Die Prüfkriterien legen dabei fest, was zu messen ist. Durch die Angabe von Toleranzen, Form- und Lagebedingungen werden die zu messenden Merkmale des angewählten Geometrieelementes bestimmt. Die Messkriterien hingegen geben an, wie die Merkmale zu messen sind (z.B. Anzahl der Punkte, Scanning). Im Dialogbereich von GeoMatic werden diese Informationen bei jeder Mausinteraktion direkt anzeigt und können dort auch verändert werden, so dass GeoMatic in der Arbeitsvorbereitungsphase auch eingeschränkt als STEP-Editor verwendet werden kann (Abb. 4). In dieser Prozess-phase verschmelzen Prüfplanung, Messplanung und Messprogrammerstellung zu einer einzigen Aktion.
Wissensbasierte Messprogrammerstellung
Je nach gewähltem Messmerkmal schlägt GeoMatic mit Hilfe seiner Wissensdatenbank Auswahlmöglichkeiten und Standardeinstellungen vor, so dass auch weniger erfahrene Anwender schnell zum gewünschten Ergebnis geführt werden. Auf Tastendruck werden im Hintergrund entsprechende Mess-aufgaben im Messablauf angelegt, und im Online-Modus fährt die Messmaschine automatisch die entsprechenden Messpositionen an. Der Anwender kann jederzeit korrigierend eingreifen, um beispielsweise Technologieparameter oder Messfenster zu ändern. Sowohl im Offline-, als auch im Online-Betrieb ist das Ergebnis immer ein direkt auf Mycrona-Messmaschinen ablauffähiges Messprogramm. Der Messablauf kann auch mit Hilfe der DMIS-Schnittstelle von GeoMatic auf Messmaschinen anderer Hersteller übertragen werden.
Anzeige und Rückgabe der Messergebnisse
Im Anschluss an eine Messung können die gemessenen Elemente als Geometriemodelle angezeigt und protokolliert werden. Die Rückgabe der Messwerte, Prüf- und Mess-kriterien kann im STEP-Format erfolgen und von einem CAD- oder Produktdatenmanagementsystem weiterverarbeitet werden. Mess-ergebnisse und deren grafische Repräsentation können somit unternehmensübergreifend ausgetauscht werden. Zu Dokumentationszwecken ist auch das Versenden kompletter Messszenen oder gemessener Modelle im Internetformat VRML möglich. Die Modelle können in diesem Fall direkt im Internet-Browser gedreht und virtuell begutachtet werden.
Wird die Ein-Knopf-Bedienung Wirklichkeit?
Die virtuelle Realität hat ganz offensichtlich auch im direkten Umfeld von Messmaschinen Einzug gehalten. Die Möglichkeit der Darstellung von Messszenen während der Messprogrammerstellung und moderne Datenaustauschformate, die zur Automatisierung benötigte Parameter auf Tastendruck zur Verfügung stellen, gestatten einen bisher nicht gekannten Bedienkomfort und beschleunigen den Prozess der Qualitätssicherung erheblich. Neue Programmiertechniken und Algorithmen lassen die Vision der vollautomatischen Online-Messablauferstellung mit Hilfe virtueller Kollisionskontrolle und wissensbasierter Messstrategien Schritt für Schritt in greifbare Nähe rücken. Mit dem in GeoMatic bereits heute erreichten Grad an intuitiver Bedienung und Automatisierung ist es Mycrona gelungen, die Vorteile der Integration solcher Techniken eindrucksvoll vor Augen zu führen.
CONTROL Halle 4, 4115
Weitere Informationen A QE 404
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