Die Zukunft der Messtechnik, , Cham. Innovative Sensorik zur Flexibilitätssteigerung in der Messtechnik

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1 Die Zukunft der Messtechnik, , Cham Innovative Sensorik zur Flexibilitätssteigerung in der Messtechnik Prof. Dr.-Ing. Martin Sellen Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & CO. KG, Ortenburg

2 Vortragsthemen 1. Einführung 2. Beispiel 1: EUV-Lithografie 3. Beispiel 2: automatische Scheibeneinklebung 4. Beispiel 3: automatische Lackfehlerkontrolle 5. Ausblick

3 Micro-Epsilon Unternehmensgruppe Mittelständiges Familienunternehmen Stammsitz in Ortenburg, Niederbayern 24 international agierende Firmen ca. 910 Mitarbeiter weltweit ca. 140 Mio Umsatz Entwicklung, Produktion und weltweiter Vertrieb von hochpräzisen Sensoren, Sensorsystemen und Messanlagen

4 Micro-Epsilon: Produkte Weg- und Positionssensoren 2D/3D Messtechnik Mess- und Prüfanlagen IR-Temperatursensoren Farbsensoren Weitere Messgrößen

5 Micro-Epsilon: Sensoren, Systeme & Lösungen 47 Jahre Kompetenz in präziser Messtechnik Steigerung des Kundennutzens durch Entwicklung spezifischer Lösungen Umfassende Produktpalette - Entwicklung, Produktion und Vertrieb Nachhaltige Investitionen in F&E, >5.000 Ingenieurjahre kumulierte Erfahrung Langfristige und zuverlässige Partnerschaften - weltweit

6 Kernbranchen Mobilität: - Schiffbau - Automotive - Schienenfahrzeuge - Aerospace Maschinenbau: - Fertigungsmaschinen - Messtechnik & Prüfsysteme - Werkzeugmaschinen - Fördertechnik - Halbleiter Prozessindustrien: - Metall - Glas - Kunststoff - Papier - Reifen & Gummi Weitere Branchen: - Medizintechnik - Weiße Ware

7 Zentrale Vertriebs- und Marketingorganisation Zentrale Micro-Epsilon Niederlassungen Vertretungen

8 Verteilte Kompetenzen in F&E und Fertigung Elektronische und sensorische Komponenten Mikrosensorik / AVT Wegsensorik Systemtechnik Bildverarbeitung 2D/3D Messtechnik Software Farbmesstechnik Systemtechnik zur Automation IR Temperaturmesstechnik Oberflächenprüfung Optische Messtechnik Systemtechnik Reifen & Gummi Wegsensoren / OEM Präzisionsmechanik

9 Produktionstechnik von morgen? Definition von Industrie 4.0 nach WIKIPEDIA ( ): Industrie 4.0 bezeichnet die Informatisierung der Fertigungstechnik und der Logistik bei der Maschine-zu-Maschine- Kommunikation.

10 Vortragsthemen 1. Einführung 2. Beispiel 1: EUV-Lithografie 3. Beispiel 2: automatische Scheibeneinklebung 4. Beispiel 3: automatische Lackfehlerkontrolle 5. Ausblick

11 Beispiel 1: Wirbelstrom-Messtechnik In der Spule wird ein primäres elektromagnetisches Feld erzeugt, welches ins Messobjekt eindringt. Im elektrisch leitfähigen Messobjekt entstehen dadurch Wirbelströme. Diese Wirbelströme generieren ein entgegengesetztes elektromagnetisches Sekundärfeld. Die resultierende Abschwächung des Primärfeldes hängt u.a. von der Distanz zwischen Sensorspule und Messobjekt ab. Sensor, Kabel und Elektronik bilden häufig einen Schwingkreis mit der Frequenz f 0. f 0 = 2π 1 LC

12 Beispiel 1: Innovative Sensorik Keramische Sensoren in ECT - Embedded Coil Technology Temperaturresistent Langzeitstabil Flexibles Design Hohe Integration und Miniaturisierung Einsatz in extremer Umwelt Einsatz im Reinstraum und Hochvakuum

13 Beispiel 1: EUV-Lithografie Die nächste Generation von Hableitern - Linsen für λ 13,5nm nicht geeignet - Optischer Strahlengang über Spiegel - Anforderungen: Sub-Nanometer! - Reinstraum und Vakuum

14 Beispiel 1: Aktor-Sensor-Paket Aktor-Sensor-Einheit zur Regelung der Spiegelsegmente Heliumleckdichtes Gehäuse Kontaktierung, Pogopins Integrierte Sensorelektronik Aktorpaket ECT Sensorelement Metallring

15 Vortragsthemen 1. Einführung 2. Beispiel 1: EUV-Lithografie 3. Beispiel 2: automatische Scheibeneinklebung 4. Beispiel 3: automatische Lackfehlerkontrolle 5. Ausblick

16 Beispiel 2: Triangulations-Linienscanner Technologie der Laserlinien-Triangulation Projektion einer Laserlinie auf eine Oberfläche anstatt Projektion eines einzelnen Punktes Diffus reflektiertes Licht der Laserlinie wird von einer hochwertigen Sensor-Matrix erfasst Berechnung der Abstandskoordinate Z und der tatsächlichen Position X entlang der Laserlinie für jeden Messpunkt Hohe Messgeschwindigkeiten Referenzauflösung z-achse ab 1µm Auflösung x-achse bis zu 2048 Punkte Diverse Schnittstellen

17 Beispiel 2: Typische LLT-Applikationen Die Laserlinien-Scanner nutzen das Triangulationsprinzip zur zweidimensionalen Erfassung von Profilen auf unterschiedlichsten Objektoberflächen. 2D/3D Oberflächeninspektion Profilüberwachung/ -inspektion Kontrolle/Nachverfolgung von Kleberaupen/Schweißnähten Höhen- und Tiefenmessung Winkelmessung 3D-Koordinatenmessung

18 Beispiel 2: Automatische Scheibeneinklebung Spalt- und Kleberaupenmessung Alle Scheiben eines Fahrzeugs werden automatisch mit gleichmäßigem Spalt eingesetzt. Software zur - Kalibrierung der Sensor-Positionen - Visualisierung der Messergebnisse - Aufzeichnung aller Profil- und Messdaten von bis zu 8 Sensoren parallel - Kommunikation mit dem Gesamtprozess

19 Vortragsthemen 1. Einführung 2. Beispiel 1: EUV-Lithografie 3. Beispiel 2: automatische Scheibeneinklebung 4. Beispiel 3: automatische Lackfehlerkontrolle 5. Ausblick

20 Beispiel 3: Messaufbau der Lackfehlerkontrolle Lackfehlerkontrolle und -markierung Muster Kamera Mattscheibe Kamerabild Spiegelnde Oberfläche

21 Beispiel 3: Visuelle Lackfehlerkontrolle Mitarbeiterintensiv Arbeitsintensiv Merkmalsintensiv - Mitarbeiterintensiv Defektgröße: Ø 0,1mm und 5µm Höhe/Tiefe, 100% Abdeckung der Karosse - Arbeitsintensiv Defektlokalisation, Defektbehebung, Defektnachbearbeitung - Merkmalsintensiv >100 verschiedene Defektarten verteilt auf mehr als 30 Defektklassen Subjektive Fehlererkennung, Tagesform, Taktzeit Farbe, Erfahrung Durch Fehlerschlupf aufwendige Nacharbeit außerhalb der Lackiererei Paradoxon Fehlerschlupf zu viele Schleifstellen Vollständige kundenrelevante Umsetzung des Qualitätsstandards nicht möglich

22 Beispiel 3: Detektion von Merkmalen Typische Lackfehler, 2D und 3D Einschluss Verschmutzung Lacktropfen Krater

23 Beispiel 3: Bewertung einer Karosse

24 Vortragsthemen 1. Einführung 2. Beispiel 1: EUV-Lithografie 3. Beispiel 2: automatische Scheibeneinklebung 4. Beispiel 3: automatische Lackfehlerkontrolle 5. Ausblick

25 Industrie 4.0 als Chance erkennen und nutzen Industrie 4.0 Die Wirtschaft steht an der Schwelle zur vierten industriellen Revolution. Durch das Internet getrieben, wachsen reale und virtuelle Welt immer weiter zu einem Internet der Dinge zusammen. Die Kennzeichen der künftigen Form der Industrieproduktion sind die starke Individualisierung der Produkte unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten (Großserien-)Produktion, die weitgehende Integration von Kundinnen und Kunden sowie Geschäftspartnerinnen und -partnern in Geschäftsund Wertschöpfungsprozesse und die Verkopplung von Produktion und hochwertigen Dienstleistungen, die in sogenannten hybriden Produkten mündet. Die deutsche Industrie hat jetzt die Chance, die vierte industrielle Revolution aktiv mitzugestalten. Mit dem Zukunftsprojekt Industrie 4.0 wollen wir diesen Prozess unterstützen.

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Albert Einstein: Eine wirklich gute Idee erkennt man daran, dass ihre Verwirklichung von vorne herein ausgeschlossen erschien. Roman Herzog: Die Fähigkeit zur Innovation bestimmt unser Schicksal. Auf eine Erfindung kommen 100 Fachleute, die davor warnen; wenn wir immer auf sie gehört hätte, säßen wir immer noch hungrig in einer dunklen Höhle