Control 2013 Fraunhofer Vision stellt Berührungslose Messtechnik vor

Redakteur: Sariana Kunze

Bereits zum neunten Mal in Folge werden neueste Entwicklungen und Technologien aus dem Bereich der berührungslosen Mess- und Prüftechnik in dem Format Sonderschau Berührungslose Messtechnik vorgestellt. Auf einer Gesamtfläche von rund 360 Quadratmetern in Halle 1 präsentieren 25 Aussteller ihr Produkt- und Leistungsspektrum.

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Die Abbildung zeigt das Grundgerät mit einem kompakten Messeaufbau aus Kugeldreieck und frei positionierbarem Sensor. Der Aufbau dient der Simulation der Positionierung des zu messenden Werkzeugmaschinenteiles z. B. einer Werkzeugmaschinenspindel.
Die Abbildung zeigt das Grundgerät mit einem kompakten Messeaufbau aus Kugeldreieck und frei positionierbarem Sensor. Der Aufbau dient der Simulation der Positionierung des zu messenden Werkzeugmaschinenteiles z. B. einer Werkzeugmaschinenspindel.
(μ-GPS Optics)

Die Performance und Flexibilität moderner Systeme wächst ständig. Immer größere Skalenbereiche werden abgedeckt und neue Anwendungsfelder erschlossen. Durch die rasante technische Entwicklung ist es für potenzielle Anwender jedoch nicht einfach, sich am Markt zu orientieren und eine geeignete Auswahl im Hinblick auf den eigenen Bedarf zu treffen. Sonderschau findet mit Unterstützung der Fraunhofer-Allianz Vision und der P. E. Schall statt.

Optisches Messsystem zur dreidimensionalen, berührungslosen Koordinatenmessung an Maschinenelementen

Exakte Messungen sind im industriellen Umfeld, z. B. bei Maschinenabnahmen, unerlässlich. Wenn für die Messungen herkömmliche Messnormale verwendet werden, kann die Einrichtung oder Neuausrichtung von Maschinen mehrere Tage dauern. Mit dem neuen System zur exakten und automatisierbaren Bestimmung von Raumkoordinaten, Abständen und Winkeln an Präzisionsmaschinen der μ-GPS Optics wird diese Messzeit auf einige Stunden verkürzt. Der Prototyp dieses Geräts wurde bereits letztes Jahr auf der Sonderschau präsentiert. Dieses Jahr wird eine verbesserte Version ausgestellt, die kleiner, leichter, genauer und dreifach so schnell ist. Das neue Gerät wurde in einem Baukastenprinzip konstruiert, so dass Anpassungen an die Problemstellung des Kunden deutlich einfacher realisierbar sind.

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Kompaktes Messgerät zur berührungslosen Abstandsmessung

Die μ-GPS Optics entwickelt derzeit ein kompaktes Messgerät zur berührungslosen Abstandsmessung, das auf der Technologie der Weißlichtinterferometrie basiert. Es ist für die Kontrolle von Abständen in bestimmten Ruhepositionen konzipiert. Der Messbereich beträgt bis zu 10 mm. Die Entfernung zwischen Sensorkopf und Reflektor kann je nach Anforderung zwischen 0 bis 1000 mm liegen. Eine typische Einsatzmöglichkeit des Messgeräts ist die Überwachung der Abstände zweier Komponenten, wie z. B. die Ausrichtung eines Roboterkopfes in Bezug zur Referenzebene oder die Position eines Werkstücks während der Bearbeitung.

3D-Sensoren zur Vermessung großer Objekte

Die in-situ stellt zwei verschiedene Verfahren zur schnellen 3D-Vermessung großer Objekte vor: Mit dem Sensor Panum können Objekte bis zu einer Größe von ca. drei Metern schnell und berührungslos erfasst werden. Das Verfahren CarScan arbeitet nach dem Time-of-Flight-Prinzip und kann z. B. fast die gesamte Oberfläche eines Kraftfahrzeuges innerhalb 30 Sekunden komplett mit der Auflösung von weniger als einem Zentimeter dreidimensional erfassen.

Industrielle Prozessmesstechnik für Kunststoffe

Der Produktionsprozess in der Kunststoffindustrie weist eine Vielzahl technischer Herausforderungen auf: Prozessführung und Polymerchemie, Klebeprozesse, Sauberkeitsanforderungen, Rohstoffqualitäten, Compounding, Maßhaltigkeits-Vorgaben und Fehlstellen wie Poren und Risse.

Mit der Infrarot-Spektroskopie von Recendt Research for Non Destructive Testing steht eine Technologie zur Verfügung, mit der viele dieser Aufgabenstellungen gelöst werden können, insbesondere wenn sie mit einem bildgebenden Verfahren, wie z. B. der optischen Kohärenztomographie (OCT) kombiniert wird.

Spektral selektive Inspektionssysteme zur optischen Qualitätskontrolle

Im Gegensatz zur Erzeugung des multispektralen Merkmalsraums mittels spezieller Bildsensoren, nutzt das neue System EyeSpecMulti der EyeSpec die spektral optimierten Informationen aus vorab bestimmten produktspezifischen Spektralcharakteristiken, um die Bilderfassungskomponenten für die entsprechenden Aufgaben zu optimieren. Es können sowohl Informationen im sichtbaren und UV-Wellenlängenbereich als auch im SWIR-Bereich (bis 2200 nm) dargestellt werden, zudem ist die Verbindung mit weiteren Methoden möglich. Solche spektral optimierten Inspektionssysteme können für alle produzierenden Branchen oder auch für Sondermaschinenhersteller von Interesse sein.

3D-Terahertz-Bildgebungssystem für die zerstörungsfreie Materialprüfung und Qualitätssicherung

Mit der Terahertz-Technologie der SynView kann in viele nichtleitende Materialien und auch in fertig montierte Baugruppen hineingesehen werden – und das in Echtzeit und ohne Risiken für Umwelt und Gesundheit. Auch eine effiziente Materialprüfung ist mit der Terahertz-Technologie möglich, da verborgene Materialdefekte schnell und einfach sichtbar gemacht werden können.

Röntgen- und Computertomographie-System CT Silver

In der Reihe der industriellen Röntgen- und Tomographie-Geräte der Shake H. ist das CT-System Silver ein neues System zum Messen und Analysieren von Werkstücken bis 100 mm Kantenlänge mit hoher Genauigkeit. Durch die Ausstattung des Systems mit der speziellen, gittergesteuerten SHR-Röntgenröhre können auch sehr kleine Details in den Werkstücken erkannt werden. Weiterhin werden Ergebnisse aus dem Projekt ROWI-X vorgestellt, im Rahmen dessen ein Röntgenprüfsystem zur automatisierten Fehlstellenanalyse bei Rotorblättern von Windenergieanlagen entwickelt wird.

Kontrolle von Beschichtungen durch thermische Prüfung

Mithilfe des CoatMasters der Winterthur Instruments kann die Schichtstärke von nassen, klebrigen, pulverförmigen oder festen Beschichtungen mit einer Dicke von 1 µm bis 1 mm berührungslos und zerstörungsfrei bestimmt werden. Unabhängig von der Farbe der Beschichtung oder der Form und des Materials des Untergrunds liefert das System genaue Prüfergebnisse. Die Messung erfolgt ohne Emission gefährlicher Strahlung und ist robust gegenüber Änderungen des Arbeitsabstands oder Verkippung des Prüfobjekts.

Autokollimator zur gleichzeitigen Messung von Winkeln in drei Raumrichtungen

Die elektronischen Autokollimatoren der TriAngle-Serie von Trioptics sind Winkelmessgeräte für hohe Anforderungen an Winkelauflösung und Messgenauigkeit. Die Systeme ermöglichen Winkelmessungen in allen drei Achsrichtungen gleichzeitig. Durch ein neuartiges Reflektorkonzept im Zusammenwirken mit einer speziellen Strichplatte und intelligenter Software werden nicht nur die beiden klassischen Neigungswinkel senkrecht zur optischen Achse (Nick- und Gierwinkel), sondern gleichzeitig auch der Rollwinkel um die optische Achse gemessen.

Werkstattinterferometer zur schnellen Messung von Oberflächen- und Wellenfrontabweichungen

Die Trioptics stellt den Werkstattinterferometer µPhase PRO vor, mit dem Oberflächen- und Wellenfrontenabweichungen von planen und sphärischen Prüflingen schnell und berührungslos gemessen werden können.

Berührungslose Messung von Schichtdicken

Mit dem PaintChecker automation der OptiSense steht ein Messsystem zur berührungslosen und zerstörungsfreien Schichtdickenmessung unterschiedlichster Beschichtungen zur Verfügung. Aufgrund seines handlichen Messkopfes und der einfachen Bedienung ist das System mobil einsetzbar. Es ermöglicht den Einsatz einer einheitlichen Messtechnologie im Rahmen einer handgeführten Labormessung ebenso wie im vollautomatisierten Prozess. Die zu prüfenden Schichten können im nassen und nicht eingebrannten, als auch im getrockneten und eingebrannten Zustand vorliegen. Messungen auf verschiedenen Trägerschichten wie z. B. Metall, Gummi, Holz, Glas, Keramik und Kunststoff sind auch bei rauen Oberflächen und schwierigen Geometrien möglich.

Zerstörungsfreie Prüfverfahren zur Schadenanalyse von elektronischen Baugruppen und Kompositen

Am Fraunhofer ISIT in Itzehoe stehen zur zerstörungsfreien Schadensanalyse elektronischer Bauteile und Baugruppen verschiedene Verfahren zur Verfügung, mit denen die Bauteile vor oder ohne vorherige Präparation in kurzer Zeit auf funktionsträchtige Ausfallstellen untersucht werden können. Neben der Ultraschall-Mikroskopie wird bei der Control 2013 ein neu entwickeltes 2D-Röntgensystem vorgestellt, das das Analysespektrum auf schwach absorbierende Materialien erweitert. Der neue Computertomograph ermöglicht zusätzlich 3D- und virtuelle Querschliffanalysen nicht nur von elektronischen Baugruppen und Modulen, sondern auch von Faser- und Kompositmaterialien. Daneben können damit umfangreiche und hoch aufgelöste Defekt- und Porenanalysen durchgeführt werden.

Optischer Messautomat zur Werkerselbstprüfung von Geometriemerkmalen rotationssymmetrischer Bauteile

Der optische Messautomat des Instituts für Umformtechnik ist zur Messung von Maß-, Form- und Lagetoleranzen an rotationssymmetrischen Bauteilen geeignet. Er arbeitet auf der Basis des Schattenbildverfahrens mit bis zu drei Matrix-Kameras. Der für den Einsatz im Fertigungsbereich konzipierte Messautomat ist sowohl für die Erstbemusterung als auch die fertigungsbegleitende Stichprobenprüfung (Werkerselbstprüfung) einsetzbar.

Intelligente Auswertung von 3D-Messdaten mittels variabler Semantik

Das Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik der FH Mainz, i3mainz, stellt mit der variablen Semantik einen neuen Lösungsansatz zur Verarbeitung von 3D-Oberflächendaten vor, der Objekte in großen und komplexen Datensätzen automatisch detektieren und klassifizieren kann. Der Haupteinsatzbereich dieser Methode ist die Analyse räumlicher Szenarien, wobei gewöhnlich große Datenmengen entstehen. Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen wird das Ziel verfolgt, bereits vorhandenes Wissen über die zu vermessenden Objekte in die Auswertung einfließen zu lassen. Die Identifizierung erfolgt so weitgehend automatisch und eine manuelle Interaktion ist nicht notwendig.

Optische Inspektion von medizinischen Implantaten

Die Compar stellt zwei Systeme zur optischen Inspektion von medizinischen Implantaten vor. Implantate sind im Körper fest eingesetzte künstliche Teile wie Gelenke, Platten oder Schrauben. Zahnimplantate dienen zum Beispiel als Befestigungsanker für künstliche Zähne, Brücken oder Gebisse und müssen hohe Qualitätsanforderungen erfüllen. Mit den Systemen wird einerseits am Beispiel von Zahn-Implantaten eine Dimensionskontrolle durchgeführt, die im Wesentlichen die Prüfung des Gewindes, des Schafts und des Schraubenkopfs umfasst. Zum anderen erfolgt eine Oberflächeninspektion, die die Implantate beispielsweise auf Kratzer prüft. Die Verfahren eignen sich nicht nur zur Kontrolle von medizinischen Implantaten, sondern können auch für Mess- und Prüfaufgaben in anderen Branchen wie Automobilindustrie, Elektronikindustrie, Kunststoffindustrie, Uhrenindustrie usw. eingesetzt werden.

Möglichkeiten der Wärmefluss-Thermographie für die Inline-Qualitätskontrolle

Die Profactor stellt die Möglichkeiten der Wärmefluss-Thermographie vor, mit deren Hilfe im Produktionsprozess Fehlstellen im Inneren von Bauteilen berührungslos und zerstörungsfrei detektiert werden können. Anhand von Thermovideos werden zeitlich und räumlich aufgelöste Daten gewonnen, aus denen Wissen über die Materialbeschaffenheit extrahiert wird. Um Taktzeiten einzuhalten, werden diese Thermovideos in der Bewegung aufgenommen. In Kombination mit Methoden und Algorithmen aus der Robotik wird eine für die Wärmefluss-Thermographie optimierte Pfadplanung ermöglicht. Dadurch können Risse allgemeiner Orientierung in Bauteilen mit komplexer Geometrie zuverlässig aufgespürt werden. Neben der Risskontrolle finden sich weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Qualitätskontrolle von Fügeverbindungen (z. B. Schweißnähte oder Verklebungen), in der Dickenmessung und in der Bestimmung der Temperaturleitfähigkeit.

Prozesskompensiertes Resonanzprüfverfahren zur Detektion sichtbarer und unsichtbarer Fehlerursachen

Die Hesselmann & Köhler Prozessautomation stellt mit Magnaflux Quasar ein vollautomatisches und zerstörungsfreies Resonanzprüfverfahren zur Detektion von sichtbaren und unsichtbaren Fehlerursachen an ausfallkritischen Bauteilen vor. Die Prüfung erfasst den Körperschall eines Prüflings, analysiert die Schwingungsresonanzen und vergleicht diese mit den Ergebnisdaten bekannter IO- und NIO-Teile. Geliefert wird eine qualitative und quantitative Auswertung der Schadenstärke und der daraus resultierenden Funktionsrelevanz. So werden einerseits z. B. oberflächenahe Mängel (Kratzer), die die Funktion des Werkstücks nicht beeinträchtigen, vernachlässigt, andererseits wird zwischen Pseudofehlern und echten Defekten unterschieden, so dass der Ausschuss voll funktionsfähiger Teile verringert wird. Die Prüfanlage kann komplett in vorhandene Produktionsprozesse integriert werden. Mögliche Einsatzbereiche sind vor allem die Automobil-, Luftfahrt- und Turbinenindustrie.

3D-Koordinatenmessarm für berührungslose Messungen

Das System Edge ScanArm der Faro Europe ist ein handgeführtes Messsystem zur schnellen und berührungslosen 3D-Formvermessung von Bauteilen. Dies wird durch Anschluss des rund 300 Gramm leichten Scankopfes am Messarm ermöglicht. Der Scankopf basiert auf dem Lichtschnittverfahren. Ein fast 90 mm breiter Laserstreifen scannt die Oberfläche des Prüflings und liefert so bei einer Genauigkeit von ±35 µm mehr als 45.000 Messpunkte pro Sekunde. Die gewonnenen Daten dienen einem anschließenden CAD-Vergleich, so dass Form- und Maßhaltigkeitsabweichungen bestimmt werden können. Das System findet vor allem in den Bereichen Produktentwicklung, Inspektion und Qualitätskontrolle Anwendung. Darüber hinaus ermöglicht es Punktewolkenvergleiche mit CAD, schnelle Prototyperstellungen, Reverse Engineering und 3D-Modellierungen von Freiformoberflächen.

Integrierte Fertigungsmesstechnik mit optischem 3D-Inline-Messsensor

Das System IF-SensorR25 der Alicona Imagingist ein optisches 3D-Messinstrument zur automatischen Oberflächenmessung in der Produktion. Der Messsensor wird direkt in ein Bearbeitungszentrum integriert, so dass Oberflächengeometrien unmittelbar nach bestimmten Bearbeitungs- bzw. Fertigungsschritten gemessen werden können. Basierend auf diesen Ergebnissen kann sofort in den Fertigungsprozess eingegriffen werden, indem Herstellungsparameter angepasst bzw. korrigiert werden. Das Messsystem ist für vielfältige Materialien, unter anderem auch Verbundstoffe, geeignet und kann z. B. für 3D-Messungen in der Werkzeugindustrie, Automobilindustrie, Spritzgussindustrie, Medizintechnik und Mikroproduktion eingesetzt werden.

Aus- und Weiterbildung im Bereich Bildverarbeitung und optische Messtechnik

Die zerstörungsfreie Prüfung mit Bildverarbeitung wird heute über alle Stufen der industriellen Wertschöpfung erfolgreich eingesetzt. Das Spektrum relevanter Technologien und die Leistungsfähigkeit moderner Systeme wachsen rasant und eröffnen immer neue Anwendungsfelder. Für den potenziellen Anwender ist es daher oft nicht leicht zu entscheiden, ob eine der neuen Techniken für eigene Anwendungen geeignet ist, zumal ein Bildverarbeitungssystem für die meisten Anwendungen nach wie vor kein Produkt von der Stange darstellt. Die Aus- und Weiterbildungsangebote der Fraunhofer-Allianz Vision bieten hierfür eine Entscheidungshilfe an.

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