Präzision auf den ersten Blick

Zeiss hat das korrelationsfreie Messen entwickelt, um direkt in der Produktionslinie bereits für das erste Bauteil die notwendige Sicherheit über die Maßhaltigkeit zu erhalten. Dadurch sollen Unternehmen darauf verzichten können, in regelmäßigen Abständen ihre Karosserieteile auf einem Koordinatenmessgerät (KMG) nachzumessen und die erkannten Abweichungen zwischen Inline und KMG als Korrekturwerte auf die Inline-Messanlagen zu übertragen. „Das korrelationsfreie Messen wird die Inline-Messtechnik auf ein ganz neues Fundament stellen und für einen Effizienzschub in der Fertigung sorgen“, sagt Dr. Kai-Udo Modrich, Geschäftsführer von Carl Zeiss Automated Inspection.

Angesichts ihrer hohen Qualitätsstandards überwachen Automobilbauer auf der ganzen Welt ihre Produktion mit Inline-Messanlagen. Diese detektieren im Fertigungstakt des Karosseriebaus geometrische Abweichungen vorab definierter Merkmale zu 100 %. Wie schnell und wie präzise die Geometriemerkmale geprüft werden, hängt vor allem von den eingesetzten optischen Sensoren ab. Sie werden meist mit einem Roboterarm flexibel an die entsprechenden Merkmale der einzelnen Karosserieteile herangeführt. Dieses Vorgehen beeinflusst jedoch die Präzision des gesamten Messsystems. Die aktive Kompensation der Roboterausdehnung durch Eigenerwärmung und sich verändernder Umgebungstemperatur mit Hilfe der Referenzierung an Artefakten führt bei herkömmlichen Inline-Messsystemen zu einer verlässlichen Wiederholgenauigkeit. Die für den messtechnischen Einsatz von Robotern geringe Absolut-Genauigkeit erforderte, dass die ermittelten Messwerte durch Vergleichsmessung mit Koordinatenmessgeräten offsettiert werden, und die Korrelation mit Hilfe von Mehrfachmessungen überprüft wird.

Diese zusätzliche Auslastung der KMG im Messraum sowie der erforderliche Zeitaufwand stellen in der Automobilindustrie ein Problem dar und sollen durch die Neuentwicklung des korrelationsfreien Messens künftig entfallen. So detektiert das System die Abweichung der Roboter von ihrer vorgegebenen Position – bedingt beispielsweise durch die die beschriebenen Temperatureinflüsse – über Standardkameras. Damit das System die absolute Position der Sensoren im Raum bestimmen kann, befinden sich Marker auf den Roboterarmen und auf dem Boden der Inline-Zelle.

„Mit dem korrelationsfreien Messen haben die Automobilhersteller ab dem ersten Teil bereits die Sicherheit, dass die gemessenen Werte stimmen“, erklärt Modrich. „Dadurch beschleunigen sie die Anlaufzeiten der Fertigung neuer Modelle deutlich und erreichen schneller die Kammlinie.“ Da das System bereits ab dem ersten Teil verlässliche Daten liefere, sei jetzt die Basis vorhanden, um einen Prozessregelkreis zwischen der Inline-Messstation und beispielsweise dem Schweißroboter zu implementieren.