Präzise 3D-Messungen von technischen Bauteilen

© Foto twip optical solutions GmbH

Gedrehte Oberfläche mit einer Abstufung

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Konfokales Messsystem für präzise 3D-Messungen von technischen Oberflächen

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Implementierung des konfokalen Messsystems an einem Industrieroboter zur flexiblen Fertigungsmesstechnik

Zur Qualitätssicherung moderner Produkte werden schnelle und hochauflösende Messverfahren benötigt, die auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen im fertigungsnahen Umfeld zuverlässig arbeiten. Besonders bei kritischen Funktionsflächen, z. B. Mikrooptiken oder Laufflächen von Zylindern und Gleitlagern, sind berührungslose Verfahren gefordert, die eine Beschädigung der Oberfläche vermeiden.

Mithilfe von optischen Systemen sind berührungslose und präzise Messungen möglich. Unter der Vielzahl der verfügbaren Verfahren und Messprinzipien ist die konfokale Messtechnik für viele Anwendungen eine geeignete Technologie. Dieses Verfahren, das für die Topographieerfassung gezielt den Schärfentiefenbereich ausnutzt, ist robust und ermöglicht eine schnelle Erfassung der Oberfläche. Außerdem ist die Messgeschwindigkeit skalierbar und kann entsprechend der geforderten Genauigkeit an die Aufgabe angepasst werden. Ein weiterer Vorteil der konfokalen Messtechnik ist ihre Flexibilität. Für die Messung wird lediglich die Helligkeit des reflektierten Lichts verwendet, wodurch eine weitestgehende Unabhängigkeit von den Oberflächeneigenschaften des Messobjekts erreicht werden kann. Somit können die unterschiedlichsten Aufgabenstellungen gelöst werden. Zuverlässige und schnelle Messungen sind möglich zur Bestimmung von geometrischen Features, wie der Höhe einer Abstufung auf spritzgegossenen Kunststoffbauteilen oder des Krümmungsradius von Mikrolinsen, oder zur Erfassung von Rauheitswerten auf gedrehten oder gefrästen Oberflächen (Bild 1).

Um den flexiblen Einsatz der konfokalen Messtechnik in der Qualitätssicherung und der Fertigungsmesstechnik zu ermöglichen, hat die Firma twip optical solutions GmbH, Stuttgart, das konfokale Messgerät »Consigno« (Bild 2) entwickelt.

Dieses System zeichnet sich durch eine kleine und leichte Baugröße und einen robusten mechanischen Aufbau aus. Durch einen mechanischen Antrieb wird, laut Herstellerangaben, eine hohe Messgeschwindigkeit über den gesamten Messbereich gewährleistet.

Neben den vielfältigen Aufgaben in der Qualitätssicherung ist das System auch für die Automatisierung spezieller Messaufgaben geeignet. Durch die Verwendung der Software „itom“ ist eine einfache Einbindung zusätzlicher Hardware möglich, wie beispielsweise zusätzlicher Achsen für die Positionierung von Messobjekten, wodurch das System an unterschiedliche Messaufgaben angepasst werden kann. Zudem bietet die Software eine schnelle Einbindung in kundenspezifische Softwareumgebungen. Außerdem kann der Messkopf des Systems in bereits bestehende Fertigungslösungen und -anlagen integriert werden. Durch das geringe Gewicht ist auch die Integration an Industrierobotern möglich (siehe Bild 3).