Die zuverlässige Überprüfung ungleichmäßiger, freigeformter Bauteile und derer Fertigungsvorrichtungen ist eine fertigungstechnische Herausforderung. Herkömmlichen Hilfsmitteln wie Schablonen und Lehren sind dabei Grenzen gesetzt. Deshalb hat die Deggendorfer MAN DWE GmbH in Zusammenarbeit mit der FH Deggendorf ein Verfahren zur Vermessung der Freiformflächengeometrie eines Plasmagefäßes entwickelt, bei dem ein Laser Tracker von Leica Geosystems eine zentrale Rolle einnimmt.
Prof. Dr.-Ing. Rudolf Strohmayr von der FH Deggendorf erläutert: „Das von uns entwickelte Verfahren ermöglicht den Vergleich der Ist-Geometrie des Plasmagefäßes mit dem vorgegebenen 3D-CAD-Modell, wodurch sich die geforderten Qualitätsvorgaben des Auftraggebers nachweisen lassen. Da bei der Vermessung komplizierter Freiformflächen 3D-Messverfahren notwendig sind, haben wir in einem umfangreichen Benchmark einen Theodoliten, einen Messarm und einen Laser Tracker miteinander verglichen. Dabei setzte sich der Leica-Tracker durch.“
Die gestellten Anforderungen an das Messsystem sind vielfältig: Neben der Erfassung von 3D-Koordinaten muss es ein großes Messvolumen (ca. 20 m x 10 m x 5 m) und eine hohe Messgenauigkeit bieten. Die Ergebnisse sind exakt zu dokumentieren und ein direkter Vergleich mit dem CAD-Modell hat zu erfolgen. Da es sich um freigeformte Bauteile handelt, ist eine hohe Punktdichte und die problemlose Übergabe der Messdaten erforderlich. Und schließlich muss das Messsystem auch für den mobilen Einsatz geeignet sein.
Das wesentliche Einsatzgebiet des Laser Trackers bei MAN DWE ist die Vermessung der Einzelringe. Die vier poloidalen Einzelsegmente eines Ringes werden auf einem Vormontagetisch zu einem Einzelring zusammengesetzt. Um die Ringe entsprechend der Kontur des Plasmagefäßes zusammenbauen zu können, dienen vorgefertigte Stützschablonen als Formgeber. Überprüft wird, ob die Ringe nach dem Schweißen der toroidalen Nähte in den vorgegebenen Hüllflächen liegen und ob für das Schweißen der poloidalen Nähte der verbleibende Toleranzbereich ausreichend ist. Zur Messdatenerfassung werden die Ringe auf dem Messtisch positioniert, so dass Markierungen auf der Stützschablone sichtbar sind. Zur Digitalisierung der gesamten Kontur eines Ringes sind drei Standpunkte des Trackers notwendig. Der erste ist so zu wählen, dass alle vier Referenzmarkierungen der Stützschablone von dieser Position aus erfasst werden können. Die Messwertaufnahme der Außenflächenkontur der Einzelringe erfolgt in drei Bahnen um den Ring (oben, mittig, unten) unter Ausschluss einer Fräszugabe. Die Messungen werden im Koordinatensystem des Leica-Trackers durchgeführt und zusammen mit dessen Ursprung in einer Datenbank abgelegt. Für den CAD-Vergleich müssen sämtliche Punkte in das Koordinatensystem des Plasmagefäßes transformiert werden. Hierzu verwenden die Spezialisten vier Einmesspunkte, aus denen eine Ebene errechnet wird, um die gemessenen Punkte auf die Schablonenmitte reduzieren zu können. Zur Überprüfung, ob die Toleranzen der Oberflächenkontur eingehalten wurden, werden die gemessenen Punkte mit der vorgegebenen Hüllfläche verglichen, die die Mitte des Toleranzbereichs darstellt.
QE 515
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