Lückenlose und schnelle 3D-Vermessung großer Bauteile

Die senswork GmbH aus Burghausen stellt mit »ZScan« ein 3D-Multisensor-System vor, das hochauflösend, lückenlos und dreidimensional große Bauteile scannt und das Ergebnis mit einem CAD-Modell abgleicht, um in wenigen Sekunden die Fertigungsgüte eines Produktionsbauteils zu ermitteln. Das modulare Konzept erlaubt oftmals eine direkte Integration in verschiedenste Fertigungsprozesse, z. B. in der Automobil-, Lebensmittel- oder Holzindustrie. Anwendungsbeispiele sind die Vermessung von Aluminium-Druckgussteilen, Stanz- und Biegeteilen sowie von Busbars oder die abschattungsfreie Volumenbestimmung von Zuschnittware.

Die Technologie besteht aus einer präzisen Linearachse und einem Multisensor-Kopf mit bis zu acht Profilscannern. Durch die Neigung der Sensoren sowohl quer zur als auch in Transportrichtung sowie das Flippen von Sensoren zueinander, können auch optisch schwer zugängliche Bereiche wie Hinterschneidungen oder Schattenbereiche erfasst werden. Das System ermöglicht mithilfe ank mehrerer Triangulationssensoren mit freier räumlicher Anordnung eine nahezu abschattungsfreie Erfassung und 3D-Vermessung großer Bauteile. Die Scanzeit je Bauteil liegt typischerweise bei rund 5 Sekunden.

Die Konfiguration der Sensoren ermöglicht eine freie Punktwolke mit beliebiger räumlicher Anordnung und Dichte der Punkte. Vergleichbar ist diese Konstellation mit den angetasteten Punkten eines Koordinaten-Messgeräts (KMG), die Anzahl der Messzahl liegt jedoch um ein Vielfaches höher als beim KMG. Pro Scan werden bis zu 20 Millionen Messpunkte erzeugt und verarbeitet.

Die Kalibrierung erlaubt eine freie räumliche Anordnung von bis zu acht Sensoren. Mit den eigens entwickelten Kugel-Targets lassen sich Sensoren mit freier räumlicher Anordnung kalibrieren und die Scandaten der Scanner räumlich zusammenführen. Dadurch werden Abschattungen vermieden. Die Verarbeitung der 3D-Daten erfolgt in der Bildverarbeitungs-Software »VisionCommander 3D«. Mithilfe der Software können CAD-Daten verglichen, die Volumina bestimmt oder Verformungen sowie Defekte detektiert werden.

Bisher finde produktionsbegleitende 3D-Bauteilvermessungen insbesondere an großen Bauteilen meist offline in Messräumen statt. Menschliche Prüfer bestimmen die Maßhaltigkeit der Bauteile und melden die Information der Produktion. Großer Nachteil an diesem Verfahren ist die lange Messdauer sowie der hohe zeitliche Versatz von der Bauteilentnahme bis zur Datenerfassung. Speziell in Verbindung mit KMGs scheidet eine 100-Prozent-Prüfung aufgrund der langen Messzeiten aus.

Mit dem vorgestellten System werden aufwendige, taktile Messungen deutlich vereinfach. Diese 3D-Inline-Vermessung ermöglicht außerdem eine Vielzahl neuer Anwendungen, die bisher nur im Messraum möglich sind. In der Produktion von Busbars ermittelt die Technologie die Formabweichung automatisch gefertigter Stromschienen. Durch eine schnelle, produktionsbegleitende Vermessung und den direkten Vergleich gegen das CAD-Modell können Korrekturparameter für Vorschub und Biegewinkel je Segment vollautomatisch ermittelt werden.

In der Herstellung von Aluminium-Druckgussteilen können RPS-ausgerichtete Messpunkte am Bauteil erfasst werden, um es anhand dieser Messdaten nachzurichten. Gage-Check-Lehren sind somit künftig nicht mehr notwendig. Außerdem müssen die Bauteile für die Messung nicht mehr – wie bisher oft üblich – besprüht werden.