Immer kürzere Produktzyklen erfordern in der Qualitätssicherung vor allem im Bereich der Erstbemusterung immer schnellere Reaktionszeiten. Insbesondere in der Kunststofftechnik werden zudem durch ständig neue Formen und unübersichtliche Strukturen hohe Anforderungen an die eingesetzte Meßtechnologie und deren Bedienbarkeit gestellt. Ohne den Einsatz von Multisensor-Koordinatenmeßmaschinen mit optischen und taktilen Sensoren und ohne die Integration von CAD-Technologie direkt in das Steuerprogramm der Meßmaschinen lassen sich die geforderten Reaktionszeiten nicht mehr realisieren.
Dipl.-Ing. Patric Weis, Software-Entwicklung, Mycrona GmbH, Püttlingen-Köllerbach
Durch die Integration modernster Programmiertechniken können Meßab-läufe anhand von CAD-Zeichnungen automatisch erstellt werden, und zwar sowohl offline in der Arbeitsvorbereitung als auch online direkt an der Meßmaschine.
Eines der Entwicklungsziele von Mycrona liegt in der Optimierung der Steuerung und Meßprogrammerstellung von Koordinatenmeßmaschinen durch das Ausnutzen aller im Entwicklungs- und Konstruktionsprozeß eingesetzten Programmiertechniken. Um diese Ziele kostengünstig realisieren zu können, wurde bereits auf PC-Basis unter Windows NT das Steuerprogramm GeoMatic entwickelt, das durch den Einsatz neuester Bedientechniken das Erstellen von Meßprogrammen erheblich beschleunigt. Durch die nun erfolgte Integration von CAD-Techniken in das Steuerprogramm GeoMatic (Abb. 1) ist der Anwender einerseits in der Lage, CAD-Zeichnungen zur automati-schen Meßablauferstellung in der Arbeitsvor-bereitung zu nutzen (maschinenferner Offline-Betrieb). Andererseits kann die CAD-Zeichnung während des Test- und Meßvorgangs an der Koordinatenmeßmaschine zur Orientierung am Werkstück und zur Positionierung des Meßsensors genutzt werden (Online-Betrieb). Diese flexible Einsatz-möglichkeit und spezielle CAD-Anwahltechniken, die auf die Meßablauferstellung hin optimiert sind, führen zu einem weiteren Geschwindigkeitvorteil bei der Programmerstellung. Die Integration direkt in das Steuerprogramm bietet zudem einen deutlichen Kostenvorteil gegenüber externen CAD-Modullösungen. Der Anwender benötigt lediglich die Werkstückzeichnung als DXF-Datei und arbeitet durch dieses weitverbreitete Datenformat weitgehend unabhängig von einem bestimmten CAD-System. Der Meßablauf wird automatisch durch die Anwahl der zu messenden Elemente oder deren Bemaßung in der CAD-Zeichnung erstellt. Im Online-Betrieb kann die Meßmaschine zusätzlich durch Anwählen der Zeichnung und anhand der darin angezeigten Sensorposition positioniert werden.
Anzeige und Analyse der CAD-Zeichnung
Nach dem Laden der CAD-Zeichnung kann diese auf dem Bildschirm beliebig vergrößert, verkleinert und verschoben werden. Beim Berühren mit dem Mauszeiger werden die CAD-Elemente automatisch analysiert und ihre geometrischen Informationen durch Datenfelder und zusätzliche Hilfselemente grafisch dargestellt (Abb. 2 und 3). Mit Hilfe dieser komfortablen Analysemöglichkeit erhält der Anwender einen schnellen Überblick darüber, auf welche Art die CAD-Elemente konstruiert wurden, wie sie angewählt und mit welcher Meßmethode sie gemessen werden können. Hierdurch erübrigen sich oft zeitraubende Rückfragen und Diskussionen mit den Konstruktionsabteilungen.
Die CAD-Analyse kann im Vorfeld auch als Diskussionsgrundlage für zukünftige Konstruktionsrichtlinien dienen.
Komfortable Konstruktion zusätzlicherCAD-Hilfselemente
Da zum Messen auch Informationen benötigt werden, die nicht direkt in der CAD-Zeichnung vorhanden sind (z.B. Hilfspositionen, Verfahrwege, Antastrichtungen), müssen zusätzliche CAD-Hilfselemente konstruiert werden können. Diese Hilfselemente werden in GeoMatic automatisch beim Anwählen eines Elementes erzeugt und sind auf die Bedürfnisse der Meßprogrammerstellung hin optimiert. Der Anwender erkennt hierdurch während der Anwahl, welche Positionen, Meßaufgaben oder Konstruktionen möglich sind und kann diese direkt anwählen (Abb. 4). Diese elegante Art des automatischen Konstruierens erfordert außer der direkten Anwahl von CAD-Elementen keine zusätzlichen Interaktionen oder CAD-Konstruktionskenntnisse und ermöglicht hierdurch ein schnelles und flüssiges Arbeiten.
Anpassen an beliebige Meßkoordinatensysteme
Um das CAD-Koordinatensystem mit dem 3D-Meßkoordinatensystem zu synchronisieren, können in der CAD-Zeichnung XY- und Z-Koordinatenbereiche zur Definition der verschiedenen Ansichten festgelegt werden. Hierzu können Maßstab, Lage und Richtung der Koordinatensysteme unabhängig voneinander definiert werden (Abb. 3).
Das Koordinatensystem wird automatisch gewechselt, wenn der Mauszeiger in den entsprechenden Bereich bewegt wird. Dies gestattet eine komfortable Anwahl von Meß-positionen und Elementen in allen drei Dimensionen (Abb. 5).
CAD-Online-Positionierungder Meßmaschine
Durch die Anzeige der aktuellen Sensorposition kann die CAD-Zeichnung während der Test- oder Meßphase zur Orientierung am Werkstück eingesetzt werden (Abb. 6). Durch Anwahl eines Punktes oder einer Hilfsposition in der Zeichnung hat man die Möglichkeit, die Meßmaschine CAD-gesteuert zu positionieren. Dies ist beispielsweise beim Einsatz einer Bildverarbeitungskamera mit hoher Auf-lösung von Vorteil, da in diesem Falle die tatsächliche Lage des Bildausschnittes durch das eingeschränkte Sehfeld nur schwer zu ermitteln ist.
Ebenso erlaubt die CAD-Anwahl eine schnelle Positionierung von Meßtastern auch an unübersichtlichen Werkstücken.
Der Anwender erspart sich das handgeführte Suchen des Meßelements am Werkstück.
Automatische Meßprogrammerstellung
Die Anwahl eines CAD-Elements oder der zugehörigen Bemaßung und ein Mausklick genügen, um automatisch eine entsprechende Meßaufgabe im Meßprogramm anzulegen, die Meßpunkte und Meßfenster zu berechnen und die Maschine im Online-Betrieb automatisch an die einzelnen Meßpositionen zu fahren.
Selbstverständlich kann der Anwender jederzeit korrigierend eingreifen, um beispielsweise Technologieparameter oder Meßfenster zu ändern.
Sowohl im Offline-, als auch im Online-Betrieb ist das Ergebnis immer ein direkt an der Meßmaschine ablauffähiges Meß-programm in Form einer Projektdatenbank.
Übernahme von CAD-Sollwerten und -Toleranzen
Bei der Anwahl einer Abstands- oder Radius-Bemaßung wird die Meßaufgabe automatisch erkannt und angelegt. Sind im Bemaßungstext Sollwert und Toleranzangaben angegeben, so werden diese automatisch in GeoMatic übernommen. Manuelle Eingaben erübrigen sich.
Anzeige und Ausgabe der Meßergebnisse als CAD-Zeichnung
Im Anschluß an eine Messung können die gemessenen Elemente als CAD-Zeichnung angezeigt und protokolliert werden.
Die Ausgabe der gemessenen Elemente kann im DXF-Format erfolgen und von einem beliebigen CAD-System weiterverarbeitet werden. Die Ausgabe eines solchen CAD-Protokolls ist grundsätzlich für jeden GeoMatic-Meßablauf möglich.
Fazit
Mycrona ist dem Ideal der CAD-gesteuerten Meßmaschine durch die Integration von CAD-Techniken direkt in das Steuerprogramm bereits sehr nahe gekommen.
Durch die visuelle Unterstützung und automatische Programmerstellung sowohl im Offline- als auch im Online-Betrieb, aber auch durch die Möglichkeit des problemlosen Datenaustauschs zwischen Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Qualitätssicherung in Form von CAD-Daten können erhebliche Zeitvorteile erreicht werden.
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