28. Mai 2013

Optische oder/und taktile Messtechnik? Ein Experten-Interview

Um das Potenzial optischer Messtechnik gegenüber herkömmlichen taktilen Verfahren einordnen zu können, hat die Deutsche Gesellschaft für Qualität (DGQ) ein neues Seminar entwickelt. Im Mittelpunkt stehen die Grundlagen optischer Messtechnik und innovative optische Messverfahren. Entstanden ist das Seminar in Zusammenarbeit mit der Gesellschaft für Optische Messtechnik (GOM) und Dr. Schneider Messtechnik. Über optische Messverfahren und deren Zukunft hat Jessica Vogts, Produktmanagerin Industrie bei der DGQ Weiterbildung, mit Mirko Röder, Vertriebsbeauftragter bei der GOM, und Dr. Wolfram Kleuver, Geschäftsführer bei Dr. Schneider Messtechnik, gesprochen.

Vogts: Welche Entwicklungen waren entscheidend für die Etablierung der optischen Verfahren in der industriellen Messtechnik?

Kleuver: Die Entwicklung von qualitativ hochwertigen CCD- und CMOS-Sensoren mit entsprechender Anzahl von Pixeln ist eine der wesentlichen Voraussetzungen für die optischen Verfahren in der industriellen Messtechnik. Fast alle Verfahren, sowohl in der 1D-, als auch der 2D-optischen Messtechnik basieren auf leistungsstarken Bildverarbeitungsalgorithmen. Intelligente Verfahren zur Reduktion der mechanischen Fehler in den Messmaschinen, also einer entsprechenden Korrektur in ein bis drei Dimensionen sind ebenso zu nennen. Die Kenntnis um die notwendigen optischen Prinzipien und Verfahren existiert schon lange. Ihr Einsatz wurde aber erst durch die digitale Aufnahme und Verarbeitung der Messwerte in entsprechender Geschwindigkeit zu einem Meilenstein in der Etablierung dieser Verfahren in der Messtechnik. Je nach Verfahren und Anwendung sind Auflösungen im Sub-µ-Bereich ebenso möglich, wie große Erfassungsfelder. Diese beiden Parameter sind jedoch immer gegenläufig, also kleines Bildfeld mit hoher Genauigkeit und großes Bildfeld mit geringerer Genauigkeit, bei identischer Kameratechnologie.

Vogts: In welchen Bereichen der industriellen Messtechnik bieten optische Verfahren gegenüber taktilen Methoden Vorteile?

Röder: Mehr und mehr Unternehmen richten sich strategisch neu aus und führen konsequent optische Messtechnik in die Prüfprozesse der Produktion ein. Ein gutes Beispiel ist der Bereich der Karosseriemesstechnik. Dort vermessen optische Systeme die Bauteile schnell, berührungslos und vollflächig. Die Messdaten können sofort analysiert und direkt mit dem CAD-Datensatz oder der 2D-Zeichnung abgeglichen werden. Anhand farbiger Abweichungsdarstellungen zum CAD sind problematische Bereiche leicht zu erkennen, so dass der Herstellungsprozess zielgerichtet verbessert werden kann. Dadurch werden überflüssige Iterationsschleifen vermieden. Das spart Zeit und Kosten.

Vogts: Gibt es Anwendungsbereiche, bei denen taktile Verfahren dauerhaft im Vorteil bleiben?

Kleuver: Die taktile Messtechnik kann aus heutiger Sicht Vorteile haben, wenn Merkmale mit sehr kleinen Fertigungstoleranzen und optisch schwer zugängliche Bereiche wie Kühlkanäle oder tiefe Zylinderbohrungen zu prüfen sind. Eine Lösung bieten Messmaschinen, welche mit Multisensortechnologie, die optische und Tastermessung kombinieren.

Vogts: Welche Anwendungsbereiche in der Fertigung können überhaupt erst durch optische Messtechnik erschlossen werden?

Röder: Die Vision für die Fertigung der Zukunft lautet: Jedes produzierte Bauteil wird vollständig dreidimensional gemessen, systematische Bauteilfehler werden dabei automatisch im Fertigungsprozess korrigiert. Bis dahin ist es noch ein weiter Weg, die vollständige dreidimensionale Vermessung von Bauteilen kann aber nur mit optischen Messverfahren erreicht werden. Deshalb wird der Bereich der optischen Inline-Messtechnik in Zukunft an Bedeutung gewinnen. Ein wegweisendes Beispiel ist die Produktion der Anbauteile für den VW Golf in Wolfsburg. Dort wird die Qualität der Motorhauben, Heckklappen und Türen in den jeweiligen Produktionslinien bereits von ATOS-Systemen überwacht.

Vogts: Welche Vorteile bringt die optische Messtechnik den Kunden?

Kleuver: Optische Messtechnik arbeitet berührungslos und ist in der Messpunktaufnahme um ein Vielfaches schneller und effizienter als  andere, im Markt erhältliche Verfahren. Die Vielzahl von optischen Messpunkten gibt dem Anwender die Möglichkeit einer geschickten Filterung der Daten ohne Verlust der eigentlichen geometrischen Information. Insbesondere die Geometriemessung mit Kameras in verschiedenen Verfahren erzeugt eine qualitativ hochwertige Abbildung der 2D- und 3D- Geometrie von Werkstücken.

Vogts: Wird das automatisierte Messen durch optische Verfahren in Zukunft an Bedeutung gewinnen?

Röder: Optische Messtechnik spielt eine entscheidende Rolle für die zunehmende Automatisierung von Prüfprozessen. Denn nur mit optischen Verfahren können Bauteile schnell und vollständig erfasst werden. Dabei stehen die Ergebnisse nach kurzer Zeit zur Verfügung und lassen sich mithilfe unserer parametrischen Software außerdem leicht zurückverfolgen. Damit wird optische Messtechnik zur Voraussetzung für standardisierte, einheitliche und letztlich automatisierbare Messprozesse. Bereits heute werden automatisierte Prüfprozesse zur fertigungsnahen Qualitätskontrolle in zahlreichen Unternehmen eingesetzt. Das Spektrum reicht dabei von kundenspezifischen Robotermesszellen über Inline-Messzellen bis hin zu standardisierten, schlüsselfertigen 3D-Messmaschinen.