Die digitale Mikrospiegel-Streifenprojektion ist einer der geeignetsten Ansätze zur Lösung einer großen Anzahl von Messaufgaben. Durch die immer höhere Leistungsfähigkeit preiswerter PC-, Kamera- und Projektionstechnik erobert dieses Verfahren mehr und mehr Bereiche der Fertigungsmesstechnik und Qualitätskontrolle. Dabei erweist sich das einfache Handling als großer Vorteil im Produktionsalltag.
Dipl.-Phys. Matthias Liedmann, GFMesstechnik GmbH, Teltow/Berlin
Im Bereich der Mikroprofil- und Rauheitsmessungen kann die digitale Mikrospiegel-Streifenprojektion mit kleinsten Messfeldern von ca. 1 mm x 1mm ab Strukturhöhen von ca. 0,1 µm und lateralen Auflösungen von 1 µm eingesetzt werden. Die Konfiguration größerer Messfelder ist durch Modifikation der Optik bei sinkender Auflösung bis hin zum Quadratmeter möglich. Die neue digitale Schnittstelle zur Ansteuerung der Mikrospiegel reduzierte Messkopfgröße und Gewicht drastisch. Damit vergrößern sich insbesondere die Einsatzmöglichkeiten zur automatisierten Fertigungskontrolle.
Zeit ist Geld
Immer dann, wenn 3D-Messungen von Mikrostrukturen notwendig waren, mussten Messproben mit Punktsensoren abgefahren oder mit Hilfe von Konfokalen- bzw. Interferenzverfahren in vielen Ebenen gescannt werden. Neben der Verwendung aufwendiger Technik war dies mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden. Mit dem Einsatz der digitalen Mikrospiegel-Streifenprojektion ist dies anders. Durch die synchrone Projektion von Streifenmustern und Bilderfassung mit einer CCD-Kamera können Daten nahezu mit Videofrequenz erfasst werden.
Für die Berechnung der 3D-Daten werden je nach erforderlicher Genauigkeit 4 bis 80 Bilder verwendet, so dass die Höhenberechnung im schnellsten Fall schon nach 68 ms gestartet werden kann. Bei hochauflösenden Systemen können bereits nach 15 Sekunden mehr als eine Million Messpunkte gespeichert und auf dem Bildschirm angezeigt werden. Auch bei größeren Strukturhöhen vergrößert sich die Messzeit nicht. Je nach Messaufgabe kann parallel eine automatische Auswertung durchgeführt werden, so dass z.B. eine gut-schlecht Aussage getroffen werden kann.
Messungfunktionaler Oberflächen
Derartige Oberflächenstrukturen werden unter anderem zur Befeuchtung von Papieroberflächen benutzt. Die funktionalen Eigenschaften dieser Oberflächen werden durch die Höhe, die Ausdehnung, den Abstand sowie die gleichmäßige Verteilung der Oberflächenstrukturen beeinflusst. Mit Hilfe von 3D-Messdaten können Fehler sofort erkannt werden.
Messung strukturierter Bleche
Zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften von Blechen, werden diese auf unterschiedliche Art und Weise strukturiert. In Oberflächenvertiefungen zurückgehaltene Schmierstoffe verhindern dabei Rissentstehungen im Umformprozess und verbessern nach der Reinigung die Haftung von Lacken. Beim Einsatz immer dünnerer Bleche zur Gewichtsreduktion bei der Automobilproduktion ist die Überwachung der Oberflächenrauheit notwendig, um entsprechende Materialeigenschaften zu gewährleisten. Alle erforderlichen Oberflächenparameter können mit der Software ODS-CAD berechnet werden.
Messung von Rattermarken
Rattermarken sind periodische Abweichungen des Profils von der Zylindergeometrie, die meist im Abstand von 0,5 mm bis 2 mm auftreten. Nach einer Einlaufphase können Sie rein visuell durch ein charakteristisches Hell-Dunkel-Muster bei schrägem Lichteinfall erkannt werden. Neben erhöhter Geräusch-entwicklung können Rattermarken Funktionsbeeinträchtigungen und größeren Verschleiß verursachen. Zur korrekten Bewertung der Rattermarken reicht es nicht aus, das Profil einer einzigen Profillinie zu messen, da die größere Höhe der Schleifriefen Rattermarken überdeckt. Durch die dreidimensionale Messung ist es möglich, Rattermarken frühzeitig zu erkennen und Folgeschäden bzw. Reklamationen zu vermeiden. Die Klassifikation der Rattermarken erfolgt dabei über ein spezielles Makro automatisch.
Abscannen größerer Flächen
Nicht immer reicht das Messfeld aus, ein größeres Oberflächenareal komplett zu messen. In diesen Fällen können Oberflächen-areale unter Verwendung von Positioniertischen abgescannt oder einzelne interessierenden Bereiche nacheinander angefahren und gemessen werden. Die Software ODS-CAD scan bietet dabei die Möglichkeit, Messprogramme zu erstellen, die eine Automatisierung des Messprozesses ermöglichen.
Von Vorteil ist es, das mittels Vorschaufunktion auch große Bereiche schnell abgefahren werden können, so dass die Messbereichauswahl dann sehr genau anhand des hinterlegten Kamerabildes erfolgen kann.
Scannende Systeme auf Basis der Mikrospiegel-Streifenprojektion werden unter anderem zur Kontrolle von Dickschichtstrukturen eingesetzt. Das berührungslose Messverfahren kann die Strukturen schon vor dem Aushärten messen.
Perspektiven
Dreidimensionale Messverfahren werden seit Jahren bei der Entwicklung neuer Produkte eingesetzt. Durch die ständige Weiterentwicklung werden sich diese Verfahren in immer stärkerem Maße auch im Produktionsalltag durchsetzen und dabei optische Inspektionsverfahren sowie 2D-Taster ergänzen und verdrängen.
Von der rasanten Entwicklung von PCs, Kameras und Videoprojektionsgeräten kann insbesondere die digitale Streifenprojektion profitieren. Ein immer besseres Preis-Leistungsverhältnis derartiger Systeme sowie steigende Qualitätsanforderungen werden auch bei Skeptikern zu einem Umdenken und Einsatz neuer Geräte führen.
Weitere Informationen A QE 416
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