Automatische Systeme für Maßmessung und Bildverarbeitung

Die automatischen Systeme für Maßmessung und Bildverarbeitung stellen die technologische Weiterentwicklung der industriellen Messtechnik dar: Sie verbinden Präzisionssensoren, Handhabungssysteme und eigens entwickelte Software für die geometrische Prüfung von Bauteilen und Produkten, im Labor ebenso wie unmittelbar in der Produktionslinie. Dazu zählen taktile Lösungen wie Koordinatenmessgeräte, Systeme mit induktiven LVDT-Tastern, Mehrstellenmessplätze, Systeme der industriellen Bildverarbeitung sowie Roboterzellen für die Qualitätskontrolle bei großen Stückzahlen.

Funktionsprinzipien

Koordinatenmessgeräte (KMG) erfassen Punkte über piezoelektrische Tastsysteme oder optische Sensoren und rekonstruieren die Geometrie des Werkstücks im kartesischen Raum mit Auflösungen unterhalb eines Mikrometers. Systeme der industriellen Bildverarbeitung nutzen hochauflösende Kameras, eigene Beleuchtungen und Bildverarbeitungsalgorithmen (Kantenerkennung, Subpixel), um geometrische Maße aus zweidimensionalen Bildern zu gewinnen. LVDT-Taster (Linear Variable Differential Transformer) nutzen die induktive Kopplung, um Wege mit Nanometerauflösung zu messen. Laser-Triangulations- und Laufzeitsysteme ermöglichen die berührungslose Messung von Profilen und Ebenheit.

Erfasste Systemarten

Dieser Bereich fasst manuelle, motorisierte und DCC-Koordinatenmessgeräte zusammen, Systeme der industriellen Bildverarbeitung für Maßprüfung und Oberflächeninspektion, Mehrstellenmesseinheiten mit LVDT- und induktiven Tastern, Lasersysteme für die Messung von Ebenheit und mehreren Geometrien, Hochgeschwindigkeitskameras mit dem zugehörigen Zubehör (telezentrische Optiken, strukturierte Beleuchtung) sowie Roboterzellen für die Automatisierung der Messung mit Einbindung von Knickarmrobotern und industriellen Feldbussen.

Industrielle Anwendungen

Automatische Systeme für die Maßmessung werden in der Automobil- und Luftfahrtbranche für die Prüfung kritischer Bauteile wie Motorblöcke, Turbinenschaufeln, Karosserien und Zahnräder eingesetzt, in Laboren für Rapid Prototyping für das Reverse Engineering, in der statistischen Qualitätskontrolle (SPC) der Serienfertigung, bei der Prüfung elektronischer Baugruppen zur Kontrolle von Bestückung und Koplanarität sowie in Zieh- und Walzlinien für die kontinuierliche Maßmessung. Die Möglichkeit, die Messung in den Fertigungsablauf einzubinden, verkürzt die Prüfzeiten und senkt die Zahl der nicht konformen Teile erheblich.

Normen und Standards

Abnahme und regelmäßige Überprüfung von KMG sind in der Norm ISO 10360 in allen ihren Teilen geregelt (Antastabweichung, Längenmessabweichung, Scanning-Abweichung, Leistung mit Dreh-Schwenk-Tastköpfen). Die geometrischen Produktspezifikationen folgen dem GPS-System (Geometrical Product Specifications) ISO 1101 und, im amerikanischen Raum, der ASME Y14.5 für GD&T. Die Konformitätsaussage der Messungen richtet sich nach ISO 14253-1, während die Bezugsnormale (Ringe, Kugeln, Endmaße, Ball-Bars) nach ISO 17025 kalibriert sein müssen.

Integration und Industrie 4.0

Moderne automatische Systeme verfügen über digitale Schnittstellen (Profinet, EtherCAT, OPC UA, MQTT) für die Einbindung in SCADA, MES und ERP des Unternehmens. Der Messwert wird archiviert, statistisch ausgewertet und mit den Prozessparametern verknüpft, was eine adaptive Regelung der Produktion ermöglicht. Die untergeordneten Seiten dieses Hubs stellen jede Kategorie ausführlich dar, mit Vertiefungen zu messtechnischen Leistungen, Hardware-Konfigurationen und Auswahlkriterien je nach Anwendung.

Bei der Auswahl eines Messsystems ist der Kompromiss zwischen Genauigkeit, Geschwindigkeit, Integrationsaufwand und Lebenszykluskosten zu berücksichtigen. Ein richtig ausgelegtes System verringert nicht nur den Ausschuss und steigert die Produktivität, sondern liefert auch Prozessdaten, die die Analytics-Systeme des Unternehmens speisen und eine vorausschauende Instandhaltung ermöglichen. Die technologische Entscheidung sollte stets durch eine Machbarkeitsstudie am realen Musterteil abgesichert werden, einschließlich MSA (Measurement System Analysis), Gage R&R und der Berechnung der erweiterten Messunsicherheit nach GUM.