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Messen in oder an der Linie

Automatisierte 3D-Messtechnik für die Fertigung
Messen in oder an der Linie

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Koordinatenmesstechnik für die Fertigung: ein robotergeführter optischer 3D-Scanner Bild: Creaform
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Hoher Zeit- und Arbeitsaufwand, Engpässe im Messlabor und Verzögerungen bei der Entscheidungsfindung – diese Nachteile birgt das dimensionelle Messen im Messraum. Die Folgen sind höhere Ausschussquoten, was sich auf die gesamten Investitions- und Betriebskosten auswirkt. Die Zukunft gehört automatisierten 3D-Messungen an und in der Fertigungslinie.

Um Qualitätsprobleme in der Fertigung zu meistern und die Einführung von Industrie 4.0 zu erreichen, müssen Fertigungsunternehmen Qualitätskontrollen und Inspektionen direkt an oder in der Nähe der Fertigungslinie durchführen, um die Effizienz zu maximieren und die Kommunikation während des gesamten Fertigungsprozesses zu optimieren. Automatisierte Nearline- oder Inline-Messtechniklösungen sind heute zwar nicht ohne Herausforderungen. Diese können aber erfolgreich gemeistert werden und zu sehr überzeugenden Ergebnissen führen.

Die erste Herausforderung ist die Messgeschwindigkeit: Wenn Inspektionen an Fertigungslinien durchgeführt werden, muss das Inspektionstempo mit dem Fertigungstempo Schritt halten, um die Produktivität nicht zu beeinträchtigen. Hersteller wie Creaform (Halle 5, Stand 5108) verwenden 3D-Scan-Lösungen der nächsten Generation mit hohen Datenerfassungsgeschwindigkeiten von bis zu 500 000 Punkten/Sekunde und schnellerer Netzgenerierung. Viele Hersteller haben sogar eine Form der Parallelisierung entwickelt, die eine Datenerfassung ermöglicht und gleichzeitig zuvor erfasste Daten analysiert, so dass Hersteller die Datenerfassung von der Generierung graphischer Oberflächen trennen können. Mit anderen Worten: 3D-Scanner sind jetzt Multitasking-Maschinen und bieten eine Lösung für das kontinuierliche Scannen von Teilen.

Durch den Einsatz von 3D-Scannern können Qualitätskontrolleure mehr Inspektionen pro Stunde durchführen. Probleme, Fehler und Unregelmäßigkeiten können früher erkannt werden. Darüber hinaus können Gerätewartung und Korrekturmaßnahmen im Fertigungsprozess im Vorfeld identifiziert und geplant werden. Die Anzahl von Standardteilen, die nachgearbeitet werden müssen, nimmt ab. Die Rate von ausrangierten Teilen im Vergleich zu hergestellten Teilen nimmt ebenfalls ab, und es werden mehr Teile mit der gleichen Menge an Rohmaterial hergestellt und verkauft.

Die zweite Herausforderung sind Inspektionen unter rauen Umgebungsbedingungen. Die Verwendung von Standard-Messtechniklösungen direkt an oder in der Nähe der Fertigungslinie bedeutet Umgang mit rauen und instabilen Umgebungsbedingungen. Wenn sich ein Teil während der Messung bewegt, vibriert oder in Schwingungen gerät, wird die Qualitätskontrolle ungültig.

Hersteller wenden sich zunehmend optischen Koordinatenmessgeräten und optischen Reflektoren zu, die eine dynamische Referenzierung liefern, indem sie dem gemessenen Teil und dem Scanner gleichzeitig mittels optischem Tracking folgen. Optische Reflektoren werden verwendet, um ein Bezugssystem zu erstellen, das mit dem Teil selbst verbunden ist, so dass sich das Objekt während des Messvorgangs bewegen kann. Daher bietet das Messsystem dieselbe Genauigkeit unabhängig von instabilen Umgebungen und ohne starre Einrichtungen.

Mit optischen Koordinatenmessgeräten und optischen Reflektoren können genauere und zuverlässigere Messungen durchgeführt werden, die die Qualitätskontrolle verbessern. Es sind weniger Ausrichtungen und Manipulationen erforderlich, was zu weniger Fehleranhäufungen, weniger Druck auf die Qualitätskontrolleure, weniger Engpässen am Koordinatenmessgerät und daher zu effizienteren Fertigungsprozessen führt.

Die dritte Herausforderung betrifft das Know-how des Anwenders: Bei Nearline- und Inline-Lösungen werden die Messungen an der Fertigungslinie am häufigsten von Bedienern durchgeführt, die keine Messtechniker und nicht an Roboter gewöhnt sind.

Automatisierte Qualitätskontrolllösungen sind natürlich an der Fertigungslinie weniger einfach zu implementieren als eigenständige 3D-Scanner. Um dieses Komplexitätsproblem zu lösen, sollten Fertigungsunternehmen eine Messtechniklösung auswählen, die integrierte Hardware, Software und Kinematik des Roboters enthält. Dies ermöglicht einem Messtechniker, der die Robotik nicht unbedingt kennt, ein Inspektionsprogramm zu entwickeln, das eine einfache und intuitive Benutzerschnittstelle besitzt, die es dem Bediener erlaubt, Inspektionen durch einen einfachen Knopfdruck durchzuführen.

Sobald die Daten gesendet sind, berechnet der Roboter automatisch den Bewegungsablauf und scannt die Oberflächen selbstständig. Man muss am Roboter selbst keine Handlungen ausführen, da es die Synergie zwischen der Software und der Hardware dem Bediener einfach macht.

Eine weitere Herausforderung bei automatisierten Inspektionslösungen für die Nearline- und Inline-Messtechnik ist die Komplexität von Teilen und Baugruppen sowie die Vielfalt an Oberflächen, insbesondere in der Automobil-, Luftfahrt- und Verbrauchsgüterindustrie. Dank 3D-Laserscannern und verbesserter Erkennungsalgorithmen mit Lasertechnik ist das Messen einer Vielzahl von Teilegeometrien und Oberflächenbehandlungen heute einfach. Ein einziges Werkzeug bietet die Flexibilität, verschiedene Teile ungeachtet ihrer Größe, Komplexität und einer Vielzahl von Oberflächen zu messen.

Um komplexe Oberflächen wie glänzendes, mattes Schwarz oder verschiedene Farben zu behandeln, können die Lasereinstellungen an jedes Werkstück angepasst werden. Für das gleiche Teil führt diese Technik verschiedene Arten von Datenerfassungen aus, und der Erfassungsalgorithmus vervollständigt die Arbeit. Dank eines breiteren Verschlusses, der die gesamte Helligkeit erfasst, können Benutzer eine reflektierende Oberfläche ohne Vorbehandlung vermessen. Um komplexe Geometrien zu handhaben, die mehr Kontrollpunkte erfordern, wie zum Beispiel freie Formen, kann der 3D-Scanner große Datenmengen in sehr kurzer Zeit erfassen, was die Effizienz und Genauigkeit der Inspektion erhöht. ■


Der Autor

Jérôme-Alexandre

Lavoie

Product Manager

Creaform

www.creaform3d.com


Webhinweis

Wie der optische 3D-Scanner Metrascan 3D von Creaform funktioniert, sehen Sie in diesem Video: http://hier.pro/U4gs1


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