Technologien zur Werkstoffprüfung im Vergleich

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

FAULHABER Antriebssysteme

dataTec AG

Laser-Scanner

Laser-Scanner haben eine integrierte, hoch empfindliche CMOS-Matrix, die es ermöglicht, auf fast allen glänzenden, spiegelnden oder transparenten Oberflächen unabhängig von der Oberflächenreflexion zu messen. Die aufwändige Elektronik liefert eine hohe Genauigkeit, Auflösung und Datensicherheit bei einer hohen Messrate. Durch spezielle Algorithmen werden die Zeichen und Buchstaben auf der Reifenoberfläche von der restlichen Oberfläche sicher differenziert. Damit werden intakte Reifen nicht mehr als fehlerhaft deklariert und eine weitere Prüfung ist nicht mehr nötig.

Ein Linienlaser projiziert eine Laserlinie auf das zu messende Objekt. Das von der Oberfläche reflektierte Licht wird durch eine hochkomplexe CMOS-Matrix detektiert. Zusammen mit der Information über die Distanz (z-Achse), berechnet der Controller ebenfalls die Position der Messpunkte entlang der Laserlinie (x-Achse) und gibt beide Werte als 2D-Koordinate aus. Ein bewegtes Messobjekt oder ein bewegter Sensor erzeugen ein 3D-Abbild des Messobjektes, durch eine ebenfalls zugeordnete y-Koordinate.

Die Serie scanCONTROL 2800 zeichnet sich durch hohe Scanraten und hohe Messgenauigkeit aus. Die Messfeld-Geometrie (Höhe Z und Breite X) ist variabel und lässt sich der Messaufgabe anpassen. Durch einen High-Speed-Shutter für das gesamte Profil wird bei schnell bewegten Profilen eine hohe Genauigkeit erreicht. Während des Auslesens der Matrix erfolgt bereits die nächste Bildaufnahme. Damit sind höhere Lichtstärken bei hohen Profilfrequenzen realisierbar.

Die Serie scanCONTROL 2700 bildet das Mittelklasse-Modell der scanCONTROL-Sensoren. Dieser kompakte Scanner arbeitet mit integriertem Controller und erfasst 640 Punkte pro Sekunde. Gedacht ist dieses Modell insbesondere für Anwendungen in der Automation und der Robotik.

scanCONTROL wird eingesetzt zur Profil- und Konturmessung im laufenden Fertigungsprozess von endlos produzierten Erzeugnissen (z.B. Extrusion, Walzen, Ziehen) oder von einzelnen Teilen (Stückgut).

Typische Anwendungsbeispiele sind:

• Profilerfassung an Reifen, Drehteilen, Bahnschienen;
• Roboterführung (Schweißnähte, Fügeprozesse);
• Koplanaritätsmessung an elektronischen Bauteilen;
• Ebenheitsmessung an Blechbändern (Wölbungen, Schnitt- oder Stanzgrate);
• Ausrichten des Türspalts in der Automobilfertigung;
• Messung der Breite und Tiefe von Nuten.
• Anwendungsbeispiel für Laser-Scanner

Dem Prüfstand von MicroStep werden Reifen automatisch aus der Linie zugeführt. Diese werden durch einen Greifer fixiert und binnen einer Sekunde um 360° gedreht. Während dieser Zeit überprüfen drei Scanner in Echtzeit alle drei Seiten des Reifens. Der Prüfstand visualisiert dabei die Reifenoberfläche, blendet die Reifenbeschriftung aus, ermöglicht das Filtern von Daten, stellt laterale und radiale Unwucht fest, führt eine Schwingungskontrolle durch, überprüft die Reifengröße und vergleicht den Grad eines Defekts mit einer Sollwerttabelle.

Das Messsystem besteht aus drei scanCONTROL mit einem Controller. Die Messdaten werden vom Controller über eine FireWire-Schnittstelle zur hausintern entwickelten Auswertesoftware übergeben.

Der Wunsch nach größerer Laufruhe und einer Reduzierung der Lärmemissionen stellt hohe Anforderungen an die Qualitätskontrolle der Räder. Dabei gilt es die vorgegebenen Maße mikrometergenau einzuhalten, um den gesetzten Anforderungen entsprechen zu können.

Traditionelle Prüfmethoden basieren auf taktilen Verfahren.

Der große Nachteil dieser Verfahren ist, dass sie keinen direkten Einsatz in einer automatisierten Fertigungsstraße finden können; zudem die Abnutzung der Prüfspitzen, die je nach Abnutzungsgrad die Messung beeinflussen.

• Eine weiteres Anwendungsbeispiel befasst sich mit der berührungslosen Prüfung von Alufelgen durch den Profilscanner scanCONTROL. Mehrere dieser Sensoren sind in einem Prüfstand eingesetzt, der direkt in die Fertigungsstrasse integrierbar ist. Hier wird die Felge automatisch über eine Spannvorrichtung arretiert und in eine Drehbewegung versetzt. Während dieser Drehung bestimmen die Sensoren berührungslos die erforderlichen geometrischen Daten. Die in der Software hinterlegten Kenndaten verschiedener Felgentypen ermöglichen sehr kurze Rüstzeiten beim Wechseln der Felgenserie. Die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften, wie Aluminium oder schwarze Felgen spielen hierbei für den Sensor keine Rolle. Der Prüfstand akzeptiert Reifendimensionen zwischen 13˝ und 24,5˝.

Drei scanCONTROL-Sensoren vermessen dabei die Felgen auf verschiedenste Merkmale. So wird bereits in der Grundausführung dieser Messmaschine unter anderem der Rundlauf der Reifensitze, die Einpresstiefe, Ebenheit der Auflagefläche oder Rundlauf der Humps gemessen. Durch optionale Erweiterungen können zudem die Hornhöhen oder der Ventillochdurchmesser bestimmt werden. Insgesamt lassen sich damit 38 Spezifikationen präzise erfassen.

Florian Hofmann, Marketing und technische Redaktion, Micro-Epsilon Messtechnik.

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