DW Fritz Automation Messen ohne Zeitverlust: Dreidimensionale Teileprüfung in Echtzeit

Bei den meisten herkömmlichen, kontaktbasierten Inspektionssystemen sind die Messungen durch lange Zykluszeiten geprägt. Die Zero-Touch-Messplattform der DW Fritz Automation nimmt die Messungen zügig mittels mehrerer berührungsloser Sensortechnologien dreidimensional und in Echtzeit vor.

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• Kombination verschiedener Technologien für optimale Messergebnisse

• Schnellere Analyse von Teilen und Baugruppen durch mehrere, parallele Messungen

• Analyse der Punktwolke nach Messvorgang und Vergleich der Scan-Ergebnisse mit CAD-Teilmodellen oder Referenzteilen

Die von DW Fritz entwickelte Messplattform verfügt über eine 5-Achsen-Architektur, die Millionen von Datenpunkten pro Sekunde in nur einem Scanvorgang erfasst, um eine dichte 3D-Punktwolke zu erstellen. Das System ermöglicht die schnelle Messung komplexer Teilegeometrien und die präzise Prüfung kompliziertester Teile mit hoher Wiederholgenauigkeit.

Das System verwendet ein planares Luftlagerdesign, das den Toleranzstapelfehler minimiert. Die nahezu reibungsfreie Konstruktion sorgt für eine konstante Hochgeschwindigkeitsbewegung der Präzisionstische und verbessert die Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit. Taktile Messtaster arbeiten dagegen bei niedrigeren Geschwindigkeiten, da sie physischen Kontakt mit der Werkstückoberfläche erfordern. Kontaktmessungen sind in erster Linie auf 2D-Scans beschränkt, während Zero Touch komplette 3D-Oberflächen mit einem dichten Gitter von Datenpunkten liefert. Die Erfassung erfolgt mit einer Rate von bis zu 4 Mio. Punkten/s extrem schnell.

Das System kombiniert verschiedene Technologien wie Laser- und chromatische konfokale Sensoren mit hochauflösenden Kameras mit Multispektralbeleuchtung. Des Weiteren ist der Anwender flexibel darin, die richtige Sensortechnologie auszuwählen, um optimale Messergebnisse zu erlangen. Beispielsweise erfordern glänzende oder spiegelnde Oberflächen konfokale oder interferometrische Weißlichtsensoren; matte Oberflächen hingegen Laserprofilsensoren.

Bei der Entwicklung von Zero Touch wurde besonderes Augenmerk auf die Probleme gelegt, mit denen konventionelle KMGs konfrontiert werden: schnelle, genaue und reproduzierbare Ergebnisse zu liefern, um mit den Produktionszyklen Schritt zu halten. Die Bereitstellung eines einfach zu handhabenden Werkzeugs für den Bediener, mit dem er schnelle Qualitätskontrollen verschiedener Arten von Teilen durchführen kann, die von unterschiedlichen Linien hergestellt werden, ist neben der Beschleunigung der Produktionsanlaufzeiten von entscheidender Bedeutung.

Messplattform ist deutlich schneller als herkömmliche Systeme

Die Zero Touch wurde entwickelt, um diese Probleme zu lösen, da sie schnell, flexibel, einfach zu handhaben und mit der Fertigungsumgebung kompatibel ist. Sie ermöglicht außerdem eine 100-prozentige Teileprüfung und zeichnet sich durch eine einfache Bedienung aus.

Die Architektur von Zero Touch bietet fünf unabhängige Achsen sowie eine gonio-ähnliche Drehbrücke, die mit mehreren Sensoren – einschließlich Lasern und chromatischer konfokaler Sensoren – ausgestattet ist. Die Sensorbrücke ist konfigurierbar und ermöglicht eine optimale und geeignete Sensorauswahl, die sich nicht nur für die Messung von komplexen Dimensionen eignet, sondern auch für Teilegeometrien und Oberflächen. Solche Innovationen in Verbindung mit einem horizontalen Drehtisch und drei Translationsachsen führen zu einem höheren Teiledurchsatz und einer erhöhten Kapazität, wodurch eine 100-prozentige Inline-Prüfung anstelle einer reinen Stichprobenprüfung ermöglicht wird.

Das innovative Design von Zero Touch ermöglicht die Wiederholbarkeit in einer von Idealbedingungen abweichenden Fertigungsumgebung. Da die Anlage mehrere Messungen parallel durchführen kann, können Teile und Baugruppen deutlich schneller analysiert werden. „Die Sensoren können für die spezifischen GD&T-Messungen und das zu prüfende Teil konfiguriert werden, und in einem einzigen Scan kann das System Datenpunkte erfassen, um ein 3D-Modell mit hoher Dichte zu erstellen“, erläutert David Mendez, Vizepräsident der Geschäftseinheit Zero Touch bei DW Fritz Automation. „Dadurch ist es möglich, Objekte aus einer Vielzahl von Materialien mit komplexen Geometrien, einschließlich Bohrungen, Hinterschneidungen, Fasen und Oberflächen, schnell und mikrometergenau zu messen. Gleichzeitig bietet das System eine sehr hohe Reproduzierbarkeit und Wiederholbarkeit der Ergebnisse.“

Die verschiedenen berührungslosen Sensoren auf der Messbrücke lassen sich per Software direkt über die Messplattform kalibrieren. Ein weiterer Vorteil ist die Einfachheit, mit der Teile und Baugruppen auf dem Messtisch platziert werden können. Dies verringert nicht nur die Vorbereitungszeit für die Messtechnik, sondern ermöglicht auch direkte Kosteneinsparungen bei der Konstruktion, Entwicklung und Verwaltung der Vorrichtungen. „Es war außerdem wichtig, dass die Zero Touch keine Verschleißerscheinungen zeigt und Jahr für Jahr die gleiche Leistung erbringt“, berichtet Mendez. „Deshalb haben wir sie mit einem planaren Luftlagersystem ausgestattet.“ Die beweglichen Teile erzeugen während des Messprozesses praktisch keine Reibung. Teileprüfpläne können innerhalb weniger Stunden erstellt und im Manufacturing Execution System (MES) zur Verwaltung und zum Abruf gespeichert werden. „Der Nutzer wird durch menügeführte, intuitive Werkzeuge unterstützt, sodass tiefe Programmierkenntnisse jetzt überflüssig sind“, erklärt Mendez.

Die Messdaten für jede Komponente werden beibehalten, um die Datenintegrität zu gewährleisten. Danach kann im MES auf komponentenspezifische Pläne zur schnellen Messung zugegriffen werden. Optional lassen sich Komponenten oder Baugruppen mit Barcodes versehen, die von einem Onboard-Barcode-Lesegerät ausgelesen werden können. Der jeweilige Prüfplan wird dann automatisch aus dem MES geladen. Die Steuerungssoftware sorgt für hohe Personensicherheit, denn das System bewegt sich nicht, solange die Türen des Schaltschranks geöffnet sind oder der System-Lichtvorhang gestört wird.

Integrierte Analysewerkzeuge für optimierte Qualitätskontrolle

Die dreidimensionale Punktwolke kann unmittelbar nach dem Messvorgang analysiert werden. Die Integration bewährter Analysewerkzeuge ermöglicht den genauen Vergleich der Scan-Ergebnisse mit CAD-Teilmodellen oder einem zuvor gescannten Referenzteil. Mit Hilfe der statistischen Prozesskontrolle (SPC) können auch überdurchschnittliche Toleranzabweichungen schnell erkannt und entsprechende Berichte an das MES zurückgeschickt werden. Dies ermöglicht die Anpassung von Prozessparametern in vorgelagerten Fertigungsprozessen, um den Ausschuss im Produktionsprozess zu minimieren.

Das derzeitige System misst 240 x 150 x 190 cm (L x B x H) und wiegt 3.550 kg. Es kann Teile mit Abmessungen von bis zu 300 x 300 x 300 mm und einem Gewicht von bis zu 10 kg messen. Es verwendet einen Hochleistungs-GPU-PC mit Intel-Core-i7-7700T-Prozessor und zwei kapazitive Industriemonitore mit Touchscreen.

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