Automatisierung in der Messtechnik

Tief integriert in die Produktion

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Automatisierung ist mehr als das automatische Messen von Rauheits- und Formparametern. Es geht um einfache Interaktion zwischen Administrator und Maschinenbediener, intuitive Auftragsverwaltung, hohe Messgenauigkeit. Hinzu kommt die Vernetzung mit bestehenden Produktionsmaschinen bis hin zur Anbindung an ein ERP- und ein QM-System.

Mit dem Trend, die Qualitätssicherung und damit die Messtechnik zunehmend als integralen Bestandteil der Produktion zu implementieren, haben sich auch die Anforderungen an Messsysteme verändert. Messsysteme müssen vollständig automatisierbar sein, sodass sie von einem Produktionsmitarbeiter in der Fertigung jederzeit bedient werden können.

Darüber hinaus verlangen komplexe Bauteile mit engen Toleranzen nach hochauflösenden und produktionstauglichen Messsystemen, die rückführbare und wiederholgenaue Messergebnisse liefern. Zu guter Letzt braucht es eine industrieübliche Schnittstellentechnologie, um die Vernetzung und Kommunikation aller beteiligten Systeme zu ermöglichen. Dann erhalten Hersteller Echtzeitdaten zu Produktionstrends und beugen Ausschuss frühzeitig vor – ein Erstteil ist sofort ein Gutteil.

Als einer der ersten Messtechnikanbieter hat sich zum Beispiel Alicona mit Aufkommen des Produktionskonzeptes Smart Manufacturing intensiv mit der Umsetzung dieses Anforderungsprofils auseinandergesetzt. Je nach Applikation aus der Mikropräzisionsfertigung beziehungsweise dem Werkzeug- und Formenbau stehen Produktionsleitern unterschiedliche Automatisierungs-Interfaces zur Verfügung. Modulare Erweiterungsmöglichkeiten bestehen mittels Plug-in-Lösungen, sodass laufend neue Entwicklungen für benutzerspezifische Anforderungen einfach und schnell implementiert werden können. Es gilt: Alle hochauflösenden Alicona-3D-Messsysteme zur Messung von Form und Rauheit lassen sich automatisieren und in die Fertigung integrieren. Die Palette reicht von der einfachen automatisierten Messung und Auswertung bis hin zu Smart Manufacturing, der vernetzten Produktion.

Automatisierungs-Interfaces ermöglichen die automatische und benutzerunabhängige Messung und Auswertung von Mikropräzisionsteilen beziehungsweise kleinsten Bauteilmerkmalen auf großen Oberflächen. Die Umsetzung der automatisierten Messung von Formparametern (zum Beispiel Abstände, Distanzen oder Rundheit) und Rauheit sowie von Schneidkantenparametern (zum Beispiel Radius, Kontur oder Winkel) basiert auf dem Zusammenspiel zwischen einem Administrator, der Messungen definiert und einlernt, und einem Bediener, der die Messreihen mittels Single-button-Lösungen startet.

Schon das Einlernen (Teach-in) der Messprogramme ist ausgelegt auf Benutzerfreundlichkeit und lässt sich ohne Programmierkenntnisse in nur wenigen Schritten umsetzen. Das zu messende Bauteil wird mittels Drop-down-Menü oder Barcode identifiziert, das entsprechende Messprogramm automatisch gestartet. Der Maschinenbediener erhält am Ende der Messung ein Messprotokoll inklusive I.O./N.i.O.-Angaben.

Digitale Messplanung

Eine CAD-CAM-Anbindung ermöglicht die Definition von Messpunkten, Messrichtungen etc. bereits im CAD-Modell des Referenzbauteils. Kippwinkel, Verfahrwege in XYZ sowie Rotationswinkel werden automatisch berechnet und synchronisiert.

Eine Simulation ermöglicht die Vorschau über den auszuführenden Messprozess und unterstützt somit eine sichere Messplanung. Die mühsame und zeitintensive Definition von Messpositionen am realen Bauteil wird obsolet. Das ist vor allem dann eine attraktive Lösung, wenn an die 100 und mehr Messpositionen an Bauteilen mit komplexen Geometrien oder Freiformflächen definiert und eingelernt werden müssen.

Die für ein Bauteil oder einer Bauteilcharge hinterlegten Messprogramme werden per Barcode-Scanner automatisch erkannt. Jede Messung wird so dem jeweiligen Auftrag zugeordnet. Darüber hinaus lassen sich beliebig erweiterbare Informationen wie Endkunde, Bediener, Fertigungsmaschine etc. über frei editierbare und konfigurierbare Felder hinzufügen. Das ermöglicht unter anderem die Erstellung von nutzerspezifischen Reports um etwa zu prüfen, ob in konstanter Qualität gefertigt wird. Somit ist sichergestellt, dass Abweichungen frühzeitig erkannt und korrigiert werden können.

Je nach implementiertem Automatisierungsinterface ist das Messsystem bereits an das unternehmenseigene ERP- und QM-System angebunden. Mittels DMC oder RFT kann es auf die im ERP hinterlegten Nominalwerte, Toleranzen und Messstrategien zugreifen.

Gleichzeitig werden Messergebnisse ins QM-System eingespeist, womit Produktionsmanager Zugriff auf sämtliche Fertigungsdaten ihrer globalen Standorte haben und auf negative wie positive Trends unmittelbar reagieren können. Die Vernetzung von Messdaten, ERP- und QM-Systemen kann mittelfristig auch die autarke, benutzerunabhängige Erstellung von Messprogrammen ermöglichen.

Teil der vernetzten Produktionskette

Moderne Fertigungen, in denen Maschinen und Messtechnik vernetzt sind, sollen im Sinne von Industrie 4.0 die adaptive Produktionsplanung beziehungsweise selbststeuernde Produktion ermöglichen. Das Smart Manufacturing-Produktionskonzept setzt voraus, dass Messtechnik direkt in der Fertigung integriert und Teil einer vernetzten Produktionskette ist.

Messsensoren erkennen fehlerhafte Bauteile. Diese Information wird automatisch in den Produktionskreislauf eingespeist und die Produktion adaptiert beziehungsweise korrigiert sich automatisch. Industriestandards wie TCP/IP, Modbus TCP oder Remoting schaffen die flexible Einbindung der Messsysteme in bestehende Fertigungssysteme ohne Programmieraufwand.

Damit interagieren Messmittel und Produktionsmaschinen vollautomatisch und führen autark eingelernte Mess- beziehungsweise Prüfprogramme durch. Das inkludiert auch Teilprozesse wie das automatische Ein- und Ausspannen von Bauteilen aus einer Produktionsmaschine und die Bestückung des Messsystems mit einem Roboter.

Selbst Messen ohne Ausspannen – zum Beispiel direkt in der Werkzeugmaschine – ist möglich. Das funktioniert, wenn ein Messsensor mit einem kollaborativen Roboterarm kombiniert ist und der Sensor automatisch zum Werkstück und Werkzeug in einer Werkzeugmaschine manipuliert wird.

Eine Reihe von Erweiterungsmöglichkeiten zur automatischen Segmentierung und Klassifizierung von Oberflächenmerkmalen ergänzen die Automatisierungsoptionen. Intelligente, selbstlernende Algorithmen sind die Basis eines smarten Verfahrens, um Oberflächen zu charakterisieren, segmentieren, analysieren und klassifizieren. Anschließend werden automatisch relevante Parameter zur Oberflächenbewertung abgeleitet und ausgewertet. Derzeit bietet Alicona Lösungen zur Analyse der Kornverteilung auf Schleifwerkzeugen sowie zur Beurteilung von sandgestrahlten beziehungsweise laserbearbeiteten Oberflächen. ■


Die Autorin

Astrid Krenn

Head of Marketing
& Communication

Alicona

www.alicona.com



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