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Wenn es schnell gehen muss

Oberflächenmesstechnik für die Fertigungsumgebung
Wenn es schnell gehen muss

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Dank optischer Messmethoden kann heute die Oberflächentopografie von Werkstücken in einer kurzen Zykluszeit erfasst werden, um die Fertigung zu unterstützen und wichtiges Feedback an die Qualitätssicherung zu liefern. Aber auch Methoden, die eine schnelle Auswertung ermöglichen, können zusätzlich spezielle Anpassungen erfordern.

Typische Anwendungen der Oberflächenmesstechnik lassen sich nach den Einsatzorten klassifizieren: Da sind zum einen Qualitäts- und Prüflabors, bei denen die Umgebungsbedingungen recht stabil sind und die Anwender wissen, was Messsysteme leisten können und wo die Flexibilität zur Messung unterschiedlicher Prüflinge mit einem Messsystem vorhanden ist. Die produktionsnahe Oberflächenmesstechnik hingegen soll automatisierte Messungen unter rauen Bedingungen bei hoher Auslastung ermöglichen. Hier benötigen die Messsysteme meist zusätzliche Vorkehrungen.

Wenn Änderungen in der Produktion zu Modifikationen im Produktdesign und in den Spezifikationen führen oder wenn es zu kurzfristigen Änderungen der Produktionskapazität kommt, muss sich die Messtechnik anpassen lassen. Messsysteme sollten die Anwender mit einem flexiblen Hardware- und Software-Format unterstützen, das mit diesen Anforderungen umgehen kann. In die Fertigungslinie sollten Messsysteme leicht integrierbar und so ausgelegt sein, dass Änderungen an Konstruktion, Spezifikation oder Material realisiert werden können. Messgerätehersteller müssen zudem globale Unternehmen hinsichtlich Einheitlichkeit und universell übertragbarer Bauteile unterstützen.

Daneben gibt es andere Situationen, die für optische Oberflächenmessgeräte herausfordernd sein können: Dazu gehören schnelle Reaktionszeiten im Falle unerwarteter Produktionsänderungen. Ein typisches Beispiel: Aufgrund eines Lieferantenwechsels muss ein produzierendes Unternehmen das Rohmaterial ersetzen. Diese Änderungen wirken sich auf die optischen Eigenschaften eines Werkstücks aus; zum Beispiel Reflexionsvermögen, geringe Farbveränderungen oder Textur. Es kann sein, dass solche optischen Eigenschaften zwar nicht die Funktionalität des Endprodukts beeinträchtigen, aber sein Erscheinungsbild und dadurch die Reaktion des Messsystems. Wenn das System keine Einstellmöglichkeiten bietet, werden die Teile vielleicht nicht richtig vermessen, was zu Ungenauigkeiten führt.

Eine andere Situation tritt häufig bei produktionsnahen Systemen oder Systemen in der Fertigungslinie auf, bei denen eine gewisse „Austauschbarkeit“ gegeben sein muss. Wenn ein Anwender mehr als ein Messsystem für verschiedene Arten von Prüflingen besitzt, benötigt er die Flexibilität, die Systemkomponenten (Software oder Hardware) zwischen verschiedenen Geräten auszuwechseln. Diese Anforderung ist besonders wichtig bei kurzfristigen Änderungen des Produktionsplans. Je nach Situation wird ein Bauteil, das in System 1 gemessen wird, auch in System 2 gemessen. Die Austauschbarkeit von Komponenten zwischen verschiedenen Messsystemen kann bei unerwarteten Änderungen von ausschlaggebender Bedeutung sein.

Der letzte Fall, der die Anforderungen an die Flexibilität verdeutlicht, ist in Qualitätslabors oder kleinen Unternehmen zu finden, wo ein einziges Messsystem in der Lage sein sollte, viele verschiedene Messobjekte zu messen. Der Arbeitsablauf zur Einrichtung neuer Messaufgaben sollte unkompliziert sein. So sind auch Bediener ohne Expertenwissen in der Lage, Messungen und komplexe Analysen mit vereinfachten Benutzeroberflächen durchzuführen.

Unter Berücksichtigung der genannten Anforderungen hat Polytec (Halle 4, Stand 4504) die Idee des „Rezepts“ entwickelt. Dabei handelt es sich um ein Software-Modul, das es ermöglicht, Erfassungsparameter wie Messposition, Beleuchtungseinstellungen oder Kameraparameter zusammen mit Auswerteparametern (zum Beispiel Nachbearbeitungsschritte, Visualisierungs- oder Exportmöglichkeiten) für eine spezielle Messaufgabe zu definieren.

Nachdem die erforderlichen Einstellungen für eine bestimmte Messaufgabe festgelegt wurden, können diese Parameter in einem Rezept gespeichert werden. Der Bediener kann eine Messung dann mit einem einfachen Mausklick durchführen. Da alle Schritte hinsichtlich des „wie wird gemessen“ und „wie wird ausgewertet“ in einem Rezept dokumentiert sind, kann der Anwender Änderungen leicht überwachen und vermeidet Bedienungsfehler.

Auch ohne Vorkenntnisse in der Software-Programmierung kann ein Administrator am Standort des Anwenders seine eigenen Rezepte entwickeln oder ein bestehendes Rezept an neue Anforderungen anpassen. Auf diese Weise hat der Anwender die volle Flexibilität und kann seine Messaufgaben allein bewältigen.

Verwalten verschiedener Prüflinge
mit der Software QC Operator Interface

Insbesondere bei produktionsnahen Anwendungen, bei denen mehrere Rezepte benötigt werden, ist die Software „QC Operator Interface“ (QC steht für Quality Control) nützlich. Sie verwaltet mehrere Prüflinge mit individuellen Rezepten oder denselben Prüfling mit unterschiedlichen Typen. Der Bediener im Fertigungsbereich kann eine Messung mit einem Mausklick durchführen. Er hat über Auswahlmenüs Zugriff auf alle vordefinierten Rezepte.

Nach Durchführung der Messung mit dem ausgewählten Rezept werden die gewünschten Ergebnisse (numerische Werte, 2D/3D-Ansichten, Übersicht IO/NIO) kurz gefasst dargestellt und können anschließend einfach exportiert werden. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, die Messergebnisse zu exportieren, zum Beispiel im pdf- oder im qs-Stat-Format.

Darüber hinaus sind die Änderungen innerhalb eines vorhandenen Rezepts mit dem zusätzlichen Tool von Polytec einfach zu überwachen. Es lassen sich Veränderungen – erwünschte und unerwünschte – leicht nachvollziehen, was einen Beitrag zur Rückverfolgbarkeit der Produktion leistet. Gerade für global aufgestellte Fertigungsunternehmen mit vielen Standorten ist die Konzeption des Rezepts sehr hilfreich, um Messeinstellungen verschiedener Geräte und Standorte zu dokumentieren, zu vergleichen und die Qualität und Einheitlichkeit weltweit sicherzustellen. Ein weiteres Werkzeug zur Vermeidung möglicher Bediensfehler ist der Barcodeleser, der in die TMS-Software von Polytec integriert ist.

Unter den anspruchsvollen Bedingungen einer Fertigungsumgebung bietet das QC-Paket folgende Vorteile:

  • Verwaltung verschiedener Rezepte und Handhabung verschiedener Prüflinge
  • Einfache Änderung der Messeinstellungen und damit eine höhere Flexibilität
  • Überwachung der Messeinstellungen und damit eine bessere Rückverfolgbarkeit
  • Barcodeleser sorgen für weniger Bedienungsfehl
  • Schneller Überblick IO/NIO
  • Erweiterte Berichtsfunktionen

Durchsatz von Fertigungslinien erhöht sich deutlich

Für die Fälle, die eine schnelle Reaktion seitens des Fertigungsunternehmens erfordern, hat Polytec die Topmap Software- und Hardware-Produkte entwickelt. Denn sie sind so konzipiert, dass bestimmte Komponenten einfach untereinander austauschbar sind. Die wichtigsten Hardwaremodule von Topmap Prosurf+ (Messkopf, Stativ, Prüflingsaufnahme, xy-Messtisch oder Rauheitsmodul) und sogar Messrezepte können einfach mit einem anderen Prosurf+ ausgetauscht werden. Durch dieses modulare Konzept können die Messmöglichkeiten und der Durchsatz einer bestimmten Fertigungslinie deutlich erhöht werden.

Neben der Austauschbarkeit stellt auch die Aufrüstung eines bestehenden Topmap-Geräts aufgrund seiner offenen Architektur kein Problem dar. Da Polytec die Hauptkomponenten der Geräte komplett im eigenen Haus entwickelt, konstruiert und fertigt, achtet das Unternehmen schon in der Entwicklungsphase stets auf die Kompatibilität mit bestehenden Produkten. So kann etwa ein beim Kunden vorhandenes Messgerät Prosurf zu einem Prosurf+ aufgerüstet werden, um zusätzlich Rauheitsmessungen zu ermöglichen. ■


Der Autor

Dr. Özgür Tan

Produkt- und
Business-Manager

Polytec

www.polytec.de


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