Die optische 3D-Koordinatenmessung erobert immer mehr Bereiche in der Industrie und vollzieht in einigen Branchen den Wechsel von der Schrittmacher- zur Schlüsseltechnologie. Die Integration in den Entwicklungs – und Qualitätssicherungsprozess nimmt zu und die Anforderungen an die Leistungs- und praktische Einsatzfähigkeit steigt.
Die Steinbichler Optotechnik GmbH in Neubeuern bietet für die optische 3D-Koordinatenmessung zwei Systeme mit unterschiedlichen Ansätzen an:
zum einen das System COMET VarioZoom (Bild 1) zur flächenhaften Digitali-sierung mit Hilfe der Weißlichtstreifen-projektion,
zum anderen den optisch getrackten Lasertriangulationsscanner COMET T-Scan (Bild 2).
Beide Systeme sind mobil und werden je nach Anforderung eingesetzt.
Die folgenden ausgewählten Applikationsbeispiele aus der Industrie sollen die Möglichkeiten der optischen Vermessung und das daraus resultierende Optimierungspotenzial in der Praxis kurz aufzeigen.
– Komplette Digitalisierung von Musterflaschen (Krones AG)
– Digitalisierung von Flugzeugmodellen im Windkanal (Airbus Deutschland GmbH)
– Lokale Verformungsuntersuchungen an Autokarosserien (BMW AG)
Digitale Musterflaschenals Vorlagen
Bei der Krones AG in Neutraubling, dem Weltmarktführer im Bereich von Getränkeabfüll- und Verpackungsanlagen, werden Musterflaschen seit Juli diesen Jahres mit dem System COMET-400 VarioZoom (Bild 1) mit dem Drehtisch COMETrotary digitalisiert. Die Musterflaschen dienen als Vorlage bei der Auftragsabwicklung, der Konstruktion und dem Bau der kundenspezifischen Anlagen. Dazu werden die Musterflaschen auf dem Drehtisch COMETrotary mittig positioniert und in einer einstellbaren Anzahl von definierten Winkelpositionen aufgenommen. Anschließend erfolgt der zweite Messdurchgang (Digitalisierung der Bodenfläche), bei der die Musterflasche auf den Kopf gestellt wird. Die erhaltenen Punktewolken der beiden Messdurchgänge werden über ein Optimierungsverfahren zusammen gesetzt („Matching“) und ein Dreiecksnetz (STL-Datei) berechnet, anschließend erfolgt mit der Software COMETplus die exakte Berechnung von Serienschnitten (Bild 3) und die automatische Extraktion von Konturlinien (Bild 4). Die Konturlinien dienen bei aufwändiger gestalteten Flaschen zur Festlegung der Etikettposition. Diese Schritte optimieren bei der Krones AG die Prozesse der Auftragsbearbeitung (Konstruktion und Qualität). Alle involvierten Abteilungen können nun die Daten der digitalisierten Musterflaschen einfach abrufen und die benötigten Maße entnehmen. Der hausinterne Transport von Musterflaschen entfällt nunmehr zum Großteil.
Optimieren der Form
Zeitliche Vorgaben sind oft ein entscheidender Faktor für den Einsatz des handgehaltenen Laserscanners COMET T-Scan. Einfaches intuitives Scannen in einem großen Messvolumen ohne jegliche Oberflächenvorbereitung sind einige Vorzüge des COMET T-Scan.
Im Windkanal der Airbus Deutschland GmbH in Bremen befinden sich Flugzeugmodelle, die auf ihr Verhalten bei verschiedenen Positionen und Windgeschwindigkeiten getestet werden (Bild 5). Veränderungen (Modifikationen) am Flugzeugmodell wie zum Beispiel hier am Heck der A400M (Bild 6) erkennbar, führen zu einem unterschiedlichen „Flugverhalten“ des Modells. Die Digitalisierung der Modifikationen muss möglichst schnell und mit wenig Vorarbeiten durchführbar sein, da Stillstandzeiten des Windkanals kostenintensiv sind. Die aufgenommenen lokalen Veränderungen werden nach einer Flächenrückführung im CAD weiterverarbeitet. Die Korrelation von Veränderungen am Modell und den gemessenen Kräftewerten im Flugbetrieb dienen zur schnelleren Optimierung der Flugzeugform (Flugverhalten, Widerstände).
Verformungen sichtbar machen
Bei den Flugzeugmodellen sind es Veränderungen am Modell, die digitalisiert und dokumentiert werden sollen, etliche Fragestellungen gehen jedoch in den Vergleich von zwei Zuständen wie zum Beispiel dem Soll-Ist-Vergleich (CAD-Datensatz zu Messdaten). Veränderungen an einem Messobjekt können auch durch äußere Einflüsse wie zum Beispiel Temperatur oder Krafteinwirkung zustande kommen.
Bei der BMW AG in München werden mit dem COMET T-Scan Verformungen an Karosserien untersucht (Bild 7). Dazu werden die Fahrzeuge mit und ohne Gewichts- oder Krafteinwirkung an lokalen Stellen gescannt und mit Hilfe des Falschfarbenvergleichs in der Software COMETinspect die Verformung aufgezeigt. Mit gewöhnlichen Wegaufnehmern erhält man nur einzelne Positionen, durch die Digitalisierung mit dem handgehaltenen Laserscanner jedoch einen flächigen Vergleich mit einer höheren Aussagekraft in Bezug auf das Verhalten der zu untersuchenden Bereiche.
Die Mobilität und Flexibilität des Laserscannersystems COMET T-Scan ermöglicht den Einsatz an unterschiedlichen Messständen. Aufgrund des geringen Arbeitsabstandes (mittlerer Abstand 82 mm) vom Sensor zur Oberfläche können 3D-Daten auch an teilweise schwer zugänglichen Stellen am Versuchsobjekt aufgenommen werden.
Diese Applikationsbeispiele zeigen das immense Potenzial und die Verbesserung, welche die optische 3D-Koordinatenmessung mit sich bringt. Mit Digitalisiersystemen zur Datengewinnung und Softwarepaketen zur Datenanalyse liefert Steinbichler Optotechnik alle auf einander abgestimmten Werkzeuge für eine erfolgreiche Einführung beim Kunden; der technische Support überzeugt dabei durch kompetente, zielorientierte Kundenunterstützung.
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