Vereinfachte Konturmessung

Peter C. Reimers, Frankfurt

Auf der Basis von „Windows“ und dem bewährten Messprogramm Pmicon erstellte ein Hersteller aus Villingen-Schwenningen eine völlig neue Version der Konturen-Messsoftware „Turbo-Contour“. Es entstand eine leistungsfähige 32-Bit-Software für die präzise Konturenmessung mit dem Oberflächenmesssystem Hommel Tester T 8000.

Die neuartige Software unterstützt die sehr hohe Mess- und Auswertegenauigkeit aller eingesetzten Hardwareelemente. Damit ermöglicht sie eine Auflösung von bis zu 200 000 Punkten pro Profilschrieb. Der kleinstmögliche Messpunktabstand beträgt bei Einsatz der Vorschubapparate des Typs „waveline top“ 10 Nanometer. Messablauf, Taster- und die Achsenpositionierung (X, Y, Z) sind CNCgesteuert. Sie gewährleisten selbst bei komplexen Konturen und aufgrund der hochauflösenden 32-Bit-Zoomfunktion selbst bei Mikro- und Makrokonturen hochgenaue Messungen und Auswertungen.

Da sich die neue Software auch zur einfachen Aufrüstung und Ansteuerung der bereits vorhandenen Hardwarekomponenten eignet, erfordert eine Umstellung nur geringe Investitionen. So können zum Beispiel sämtliche vorhandene Tastertypen verwendet werden. Außerdem sind UpGrade-Versionen für bestehende Auswertemesssysteme des Herstellers lieferbar. Die komfortable Aufrüstung des Hommel Tester T 8000 unter Verwendung aller Standardkomponenten ermöglicht den vielseitigen Einsatz sowohl als Rauheitsmessplatz, als Konturenmessplatz oder auch als universell verwendbarer Rauheits-, Konturen- und Topographiemessplatz.

Einen besonderen Entwicklungsschwerpunkt bietet die Möglichkeit, CNCgesteuerte Messabläufe durchzuführen. Direkt am Arbeitsplatz können CNC-Programme erstellt werden, die den vollautomatisierten Ablauf der Konturenmessungen bewirken. Hierzu gehören unter anderem Zufahren der Säule, des Vorschubapparates, Tasterabhebung und gezielte -absenkung auf Werkstückniveau, Durchführung aller Messfunktionen und der hinterlegten unterschiedlichsten Auswertungen, Sicherung von Merkmalen und/oder Profilen. Es können beliebig viele Messprogramme angelegt und verwaltet werden.

Die zuverlässige, störungsunanfällige und schnelle Kommunikation zwischen Software und sämtlichen Hardwarekomponenten übernimmt ein CAN-Bus (Controller Area Network). Aufgrund seiner schnellen Datenübertragung und hohen Betriebssicherheit entspricht der CAN-Bus selbst anspruchsvollsten Forderungen nach Qualität, Schnelligkeit, Betriebssicherheit und Automatisierung vielfältigster Steuer-, Auswerte- sowie Kommunikationsaufgaben. Bei den hiermit ausgerüsteten Messeinrichtungen erhöhen sich dementsprechend die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Messdaten und die Leistungsfähigkeit der Messsystem-Elektronik erheblich.

Das CAN-Bus-Konzept erleichtert auch den jederzeit beliebigen Ausbau des Funktionsumfangs sowie der Rechenleistung der Steuerung. Außerdem sorgt er für höhere Servicefreundlichkeit und Verfügbarkeit. Aufgrund dieser modernen Technologie ist es auch möglich, mehrere Konturmessplätze miteinander zu verbinden.

Durch das konsequent durchgeführte Bedienprinzip von „Plug & Measure“ konnten Messablauf sowie exakte Auswertung erheblich vereinfacht werden. Die in allen Programmteilen lückenlos und unmissverständlich bildgeführte Displaygestaltung unter Einbindung sämtlicher arbeitserleichternder Windows-Funktionen ermöglicht eine zuverlässige, fehlerfreie Bedienung auch durch Personen ohne messtechnische Vorkenntnisse.

Der kombinierte Justage- und Messbildschirm zeigt ständig die aktuellen Statusinformationen der X-, Y- und Z-Achse sowie die Tasterposition (Taster-Ausschlag). Der direkte Zugang zum Auswertebildschirm erfolgt durch Anklicken des entsprechenden Bildsymbols. Diese Monitoranzeige bietet eine hochauflösende Zoomfunktion sowie Splitting Window, wie gleichzeitige Anzeige von Auswertegrafik und Merkmalsliste. Darüber hinaus besitzt der Auswertebildschirm individuell erstellbare und frei anzuordnende Funktionsleisten (Toolbars), die je nach Bedarf den jeweiligen Einsatzbereichen angepasst werden können. Der schnelle, direkte Zugang zum Messformular wird ebenfalls über das Anklicken eines Icons erreicht. Hier erfolgt die detaillierte Anzeige der aufgenommenen Kontur und der ausgewerteten Parameter mit Toleranzangaben.

Das Messprogramm ermöglicht unter anderem die Erstellung und Konstruktion von Sollkonturen innerhalb des Messsystems und somit einfache Profilvergleiche anhand von hinterlegten Masterkonturen sowie die DXF-Einpassung. Hierdurch lassen sich Konturabweichungen deutlich und sehr schnell erkennen. Die Konturausrichtung kann der individuellen Messaufgabe angepasst werden. Sie umfasst unter anderem Drehen, Spiegeln und Invertieren des jeweiligen Profils.

Auch die Elementbildung bietet nahezu unbegrenzte Möglichkeiten, wie zum Beispiel durch Hilfslinien, Regressionsgeraden, Basen, freie Linien, freie Punkte, Profilpunkte und Profillinien. Durch farbig markierte Balken und sofort entsprechenden Farbumschlag von schwarz auf rot für jeden einzelnen hinterlegten Parameter wird eine sehr schnelle qualitative Aussage aufgrund des augenblicklichen Messergebnisses erzielt.

Eine Merkmalsliste im Splitting Window, unter anderem mit Toleranzeingabe und Kennzeichnung von Toleranzüberschreitungen, gewährleistet die sofortige Verfügbarkeit aller Informationen und bietet eine hybride Darstellungstechnik (Grafik/Liste). Hierdurch ergibt sich ein sehr schneller Zugriff auf alle im Programm hinterlegten wichtigen Parameter wie Funktionen, Nenn- und Ist-Maße, Toleranzen und Abhängigkeiten.

Die Erstellung von Auswertemerkmalen und -listen dient unter anderem der automatisierten Auswertung anhand dieser vordefinierten Merkmale und damit der unkomplizierten Durchführung von Wiederholmessungen. Darüber hinaus bietet die Aufnahme von Konturtopographien eine einfache Erfassung von Mikro- und Makrotopographien.

In Anlehnung an bewährte CAD-Programme wurde das gleichzeitige Arbeiten mit bis zu 16 zu definierenden Layern in die Software eingebunden. Dies bietet eine sehr übersichtliche Darstellungstechnik und ermöglicht unter anderem durch die Übernahme bereits vorhandener Merkmale eine erheblich vereinfachte Programmierung sowie einen systematischen Aufbau der Datenauswertung. Da lediglich die zur Zeit benötigten Layer und die entsprechenden Eigenschaften der Darstellungen eingeblendet werden können, wird der Prozess sehr übersichtlich.

Frei gestaltbare Bildschirm- und zusätzliche Druckformulare erleichtern die Auswertung ebenfalls. Die Bildschirmformulare sind mit Icons versehen, die sofort zur entsprechenden Funktion Zugang schaffen. Alle Formulare lassen sich mit den Windows-typischen Features versehen.

Das Justagebild auf dem Display vereinfacht die für jede Werkstückart einmalige Positionierung der Vorschubeinheit erheblich. Sämtliche Messbedingungen, Taster und Systemdaten lassen sich speichern.

Die verschiedenen Toolbars oder Menüleisten sorgen für eine übersichtliche Bedienung. Bei der Elementbildung können unter anderem beliebig viele freie Punkte, Linien, Profilpunkte, Regressionsgerade auf der Kontur sowie Radien gesetzt werden. Die Toolbar des Auswertebildschirms umfasst zum Beispiel die vielfältigen Bemaßungsfunktionen, die im Gegensatz zur bisherigen Software wesentlich vereinfacht wurden. Die Funktions-Icons der unterschiedlichen Toolbars sind kundenspezifisch konfigurierbar und können vom Anwender individuell zusammengestellt werden.

Ergänzt wird die Bedienerführung durch ein umfassendes Kontext-Hilfesystem, das den Gebrauch von Handbüchern überflüssig macht. Eine integrierte umfangreiche Online-Hilfe ist in allen Menüebenen selbstverständlich. Darüber hinaus lassen sich alle Daten mit anderen Windows 95-Programmen weiterbe- und verarbeiten.

Eine sehr genau, schnell und einfach vorzunehmende System- und Tasterkalibrierung konnte ebenfalls realisiert werden. Für die komplette Kalibrierung ist jetzt nur noch eine einzige Testmessung erforderlich.

Zahlreiche Optionen werden die bereits in der Grundausführung sehr umfangreichen Softwarekomponenten noch ergänzen. So wird zum Beispiel die einfache Durchführung von Verschleißmessungen aufgrund von Differenzprofilbildung möglich sein. Unter anderem kann dann für Parallelitäts-, Dickenmessungen und Profilvergleiche der zeitgleiche Zugriff auf mehrere Konturen erfolgen.

Zur komfortablen Weiterverarbeitung der Messdaten ist der Einsatz eines SPC-Moduls mit einer Schnittstelle nach Q 101 (und der QS-STAT-Software, wie sie überwiegend in der europäischen Automobilindustrie gebräuchlich ist) möglich.

Im Zusammenhang mit der 32-Bit-Software „TURBO-Contour“ entwickelte der Hersteller einen neuartigen, hochgenau arbeitenden Taster mit digitaler Messwertaufnahme. Dieser zeichnet sich vor allem durch einen sehr großen Messbereich von insgesamt 60 Millimetern (± 30 mm) mit einer Auflösung von 50nm über den gesamten Messbereich aus. Diese hohe Genauigkeit war mit induktiv arbeitenden Systemen lediglich im kleinsten Messbereich (± 1 mm) zu erreichen. Darüber hinaus weist der neue Taster keine Linearitätsfehler auf, eine Tasterlinearisierung entfällt aufgrund des inkrementalen Systems. Somit ist eine sehr schnelle Messbereitschaft nach der einfachen Systemkalibrierung gewährleistet. Aufgrund der konstruktionsbedingten Temperaturunempfindlichkeit des Tastkopfes ist kein „Warmlaufen“ erforderlich.

Infolge des nunmehr durchgehenden Messbereiches werden die bisher möglichen Fehler durch falsche Bereichseinstellungen vermieden. Der zusätzliche Einsatz des „wavesystems“ realisiert durch die hohe Vorschubgenauigkeit von 10 Nanometern ein extrem präzises Koordinatensystem für exakte Messergebnisse.

Die Vorteile der bisherigen Bauart wurden beibehalten. Hierzu gehören vor allem die motorische Tastarmabhebung und -absenkung sowie die Möglichkeit, Messungen vorwärts als auch rückwärts gleich schnell und genau durchzuführen. Tasterhalterung und Kabelführung blieben unverändert, so dass der neue digitale Taster ohne zusätzliche Maßnahmen sehr schnell zu adaptieren ist. Lediglich im System-Setup muss die Art des Tasters eingegeben werden.

Weitere Informationen A QE 402