Konfokale 3D-Messsysteme zur Qualitätssicherung von Oberflächen

Um die Qualität moderner Produkte zu sichern, werden schnelle und hochauflösende Messverfahren benötigt, welche unter schwierigen Umgebungsbedingungen im fertigungsnahen Umfeld zuverlässig arbeiten. Besonders bei kritischen Funktionsflächen, z. B. Mikrooptiken oder Laufflächen von Zylindern und Gleitlagern, werden berührungslose Verfahren benötigt, die eine Beschädigung der Oberfläche vermeiden.

Die twip optical solutions GmbH aus Pleidelsheim stellt verschiedene konfokale 3D-Messsysteme zur Oberflächenkontrolle vor. Die mobile Technologie »CONSIGNO MR« (Bild 1) kann flexibel an verschiedenste Messaufgaben angepasst werden und wird per Touchscreen bedient. Dank der kompakten Bauweise und der integrierten Akkuversorgung ist es möglich, Rauheitsmessungen ortsunabhängig durchzuführen. Nach der Messung können die Ergebnisse direkt angezeigt oder durch ein Messprotokoll über den integrierten USB-Slot exportiert werden.

Außerdem wird das auf Rauhtiefen- und Konturmessung spezialisierte schnelle optische Messgerät »CONSIGNO UL« (siehe Bild 2) gezeigt, das einen flexiblen Einsatz in der Qualitätssicherung und der Fertigungsmesstechnik ermöglicht. Dieses System zeichnet sich durch eine kleine und leichte Baugröße und einen robusten mechanischen Aufbau aus. Durch einen innovativen mechanischen Antrieb ist eine hohe Messgeschwindigkeit über den gesamten Messbereich gewährleistet.

Die vorgestellten Technologien basieren auf dem konfokalen Messprinzip. Dieses Verfahren nutzt den Schärfetiefenbereich gezielt für die Topographieerfassung aus, ist sehr robust und bietet eine schnelle Erfassung der Oberfläche. Die Messgeschwindigkeit ist 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, z. B. die Bestimmung geometrischer Merkmale, wie die Höhe einer Abstufung auf spritzgegossenen Kunststoffbauteilen oder des Krümmungsradius' von Mikrolinsen. Auch die Erfassung von Rauheitswerten auf gedrehten oder gefrästen Oberflächen, ist schnell und zuverlässig möglich. 

Neben den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in der Qualitätssicherung ist das System auch zur 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. Dadurch kann das System an unterschiedliche Messaufgaben angepasst werden. Zudem bietet die Software eine einfache schnelle Integration in kundenspezifische Softwareumgebungen. Dank der kleinen und leichten Bauweise ist eine flexible Implementierung an Industrierobotern ebenfalls realisierbar (siehe Bild 3).