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1 Anwendungsbeispiel: Qualitätskontrolle an Blechteilen Optische 3D-Messtechnik und Inspektionssoftware zur Qualitätskontrolle an Blechbauteilen Messsystem: ATOS Keywords: Blechumformung, Rückfederung, Beschnitt, Lochbild, Randkanten, Messlehren Qualitätssicherung und -management sind in der industriellen Entwicklung und Fertigung von zunehmender Bedeutung. Die dezentral durch Zulieferanten gefertigten Module müssen die Spezifikationen erfüllen und in der zentralen Endfertigung einen problemlosen Zusammenbau zu einem qualitativ hochwertigen Endprodukt gewährleisten. Optische Digitalisiersysteme haben sich hierbei für die Inspektion von Einzelblechen, bei der Zusammenbau-Analyse und auch beim Try-Out von Umformwerkzeugen fest etabliert. GOM mbh Mittelweg Braunschweig Deutschland Phone Fax info@gom.com GOM International AG Bremgarterstrasse 89B 8967 Widen Schweiz Phone Fax international@gom.com GOM France SAS 10 Quai de la Borde - Bât A Ris Orangis Frankreich Phone Fax info-france@gom.com GOM UK Ltd Business Innovation Centre Coventry, CV3 2TX Großbritannien Phone Fax info-uk@gom.com GOM Branch Benelux Interleuvenlaan 15 E 3001 Leuven Belgien Phone Fax info-benelux@gom.com 1

2 Qualitätskontrolle an Blechteilen Optische 3D-Messtechnik und Inspektionssoftware zur Qualitätskontrolle an Blechbauteilen Messsystem: ATOS Keywords: Blechumformung, Rückfederung, Beschnitt, Lochbild, Randkanten, Messlehren Bisher konnten Blechteile aus zeitlichen Gründen durch taktile Messmaschinen nur an wenigen Stellen geprüft werden. Dagegen erfasst die optische 3D-Messtechnik die gesamte Bauteilgeometrie flächenhaft in einer hochauflösenden Punktewolke (Abb. 1). Abb. 1: Vollflächige Optische 3D-Messtechnik, Erfassung der gesamten Bauteilgeometrie (STL-Netz), der Lochmuster (Löcher, Schlitze, etc.) und der Randkanten (Beschnitt und Auffederung) Der ATOS 3D-Digitalisierer wird dabei unter anderem von Firmen aus dem Konsumgüterbereich und der Automobilindustrie, wie beispielsweise von BMW, Audi oder Volkswagen als präzise, schnelle und robuste Messlösung eingesetzt. Denn das ATOS-System kombiniert hohe Messdatenqualität mit Flexibilität und kann nicht nur im Messraum sondern auch mobil vor Ort im Presswerk und im rauen Produktionsumfeld eingesetzt werden (Abb. 2). Dabei können für unterschiedliche Objektgrößen präzise 3D-Koordinaten erzeugt und komplette Messund Prüfberichte geliefert werden. Abb. 2: Mobile optische 3D- Vermessung, Bauteilanalyse im Produktionsumfeld 2

3 Mit geführter Feature-Erkennung sicher alle Merkmale vermessen Bis vor kurzem konnte die Vermessung von scharfen Kanten nur mit berührenden Messtastern erfolgen, da sich diese mit optischen Digitalisiersystemen nur unbefriedigend vermessen ließen. Aufgrund der kompletten Entwicklung von Sensor, Mess- und Inspektionssoftware im eigenen Haus, konnte nun jedoch ein durchgängiges Konzept und ein sicherer Workflow speziell für die gesamte Blechinspektion entwickelt werden (Abb. 3). Abb. 3: GOM Workflow für die Inspektion an Blechbauteilen Typische Merkmale wie Lochbildmuster sowie Beschnitt- und Auffederung an Randkanten werden in ATOS mittels der Guided Feature Measurement-Strategie vermessen (Abb. 4). Anhand der zuvor vom CAD extrahierten Inspektionsmerkmale zeigt die Software dem Anwender die beste Sensorposition an, in der z.b. ein Langloch optimal vermessen werden kann. Auch scharfkantige Merkmale können dadurch zuverlässig mit Subpixel-Genauigkeit vermessen werden, wofür spezielle Algorithmen entwickelt wurden. Abb. 4: Guided Feature Measurement Strategie zur sicheren Vermessung von Flächen, Lochmustern und Beschnittkanten. 3

4 Messaufnahmen und Vorrichtungen Eigenstabile Teile können mit dem berührungslos arbeitenden ATOS Digitalisierer ohne Halterungen vermessen werden, denn das Einschwenken der Messdaten in die CAD-Daten erfolgt kontrolliert anhand der RPS-Punkte in der ATOS Inspektionssoftware (Abb. 5). Wird ein Blechteil im freien Zustand und eingebaut digitalisiert, lassen sich Deformationen vermessen und visualisieren. Die variable Ausrichtung ist aufgrund der dichten Datenmenge möglich und trägt bei der Zusammenbau-Analyse zur schnellen Problembehebung bei (Abb. 6). Abb. 5: RPS-Ausrichtung in der ATOS Inspektions-Software Abb. 6: Die variable Bauteil-Ausrichtungen trägt bei Zusammenbau-Analysen oftmals zur schnellen Problembehebung bei. Für die Vermessung von eingespannten Blechteilen ermöglicht die berührungslose Messtechnik ein adaptives Vorrichtungskonzept und damit die Einsparung kostspieliger Lehren (Abb. 7). So können zum Beispiel sechs Messlehren durch eine einfache Halterungsvorrichtung ersetzt werden. Da diese für verschiedene Baugruppen parallel genutzt werden kann, wird Lagerplatz und Fertigungszeit eingespart. Abb. 7: Die Optische 3D-Messtechnik ermöglicht den Einsatz eines adaptiven Halterungskonzeptes, das Platz und Kosten spart. 4

5 GOM ATOS Inspektions-Software: Durchgängiges Konzept von Messplan, Messung und Auswertung Die ATOS-Inspektionssoftware ermöglicht den Import von CAD-Formaten sowie von klassischen Messplänen wie Catia-List, DMIS, etc. (Abb. 8). Zusätzlich können Inspektionsmerkmale, die bereits in den CAD-Daten implementiert sind, ebenfalls eingelesen werden wie z.b. Oberflächentoleranzen, Profil-, Form- und Lagetoleranzen (Abb. 9). Abb. 8: Messplan-Import in die ATOS Inspektions-Software (DMIS) Abb. 9: Direkter Inspektionsmerkmal-Import vom CAD in die ATOS Inspektions-Software (Oberflächentoleranzen) Nach erfolgter Ausrichtung kann die Abweichung jedes Datenpunktes zum CAD bestimmt werden und anhand der digitalisierten Messdaten eine vollflächige farbliche 3D-Darstellung der Abweichungen zum CAD erstellt werden (Abb. 10). Mit Inspektions-Schnitten können lokale Abweichungen analysiert werden (Abb. 11). Abb. 10: Vollflächiger Soll-Ist-Vergleich der Messdaten zum CAD Abb. 11: Detaillierte Darstellung der Abweichung durch Inspektions-Schnitt mit Toleranzband 5

6 Bei der Kontrolle von Berandungen kann zwischen Normalabweichung (Auffederung) und Tangentialabweichung (Beschnitt) unterschieden werden (Abb. 12). Neben dem flächigen Soll/Ist-Vergleich, der Trim & Springback- und Lochbildmustervermessung können mit dem System Bördelkanten sowie Spaltmaß und Bündigkeit (Gap & Flush) analysiert werden (Abb ). Abb : Analyse von Beschnitt & Auffederung, CAD-Kante,Inspektion von Lochmustern, Kontrolle einer Bördelkante Die Ausgabe der Messergebnisse kann durch konfigurierbare Reports erfolgen. Neben Bilddarstellungen können alle Werte in Tabellen, Word, Excel oder HTML- Format exportiert werden (Abb. 16). Abb. 16: Ausgabe von Mess- & Prüfberichten in Tabellen und Papierformat 6

7 Zusätzlich unterstützt der kostenlose ATOS 3D-Viewer die durchgängige Nutzung von 3D-Koordinatenmessdaten und deren Auswertung. Alle 3D Messdaten und Inspektionsergebnisse stehen kompakt zum Austausch und zur Weiterverarbeitung für Kunden und Kollegen zur Verfügung (Abb. 17). ATOS Viewer-Session alle 3D Messdaten und Inspektionsergebnisse kompakt zum Austausch und zur Weiterverarbeitung Freier Ergebnis-Viewer Kollegen und Kunden Abb. 17: Weitergabe der 3D Messdaten und Inspektionsergebnisse durch den kostenlosen ATOS 3D-Viewer Automatisierte Messzellen: Prozesssicherheit & Trendanalyse Mit Robotern, Drehtischen und Linear-Verfahreinheiten lassen sich zudem flexible automatisierte Inspektionszellen realisieren (Abb. 18). Die vollflächige Bauteilvermessung erlaubt dabei eine einfache gut/schlecht-aussage. Weiter zeigt sie auch den Verlauf von Abweichungen für eine schnelle Beurteilung von Prozessen auf (Abb. 19). Damit können potentielle Probleme frühzeitig erkannt und Prozesse rechtzeitig korrigiert werden, was zu geringeren Produktionskosten und zu einer effizienten Qualitätskontrolle führt. Abb. 18 und 19: Automatische Messzellen zur serienbegleitenden Messung helfen durch Prozessanalyse (PFU) und gezielte Störungsbehebung bei der Einsparung von Ausschuss und Nacharbeitszeiten Optische 3D-Messtechnik: Vorsprung für die Blechumform-Industrie Firmen, die optische Messtechnik einsetzten, profitieren durch die Verkürzung von Entwicklungszeiten sowohl für Produkte als auch bei der Verkürzung von Serienanlaufzeiten. Die Unternehmen bleiben wettbewerbsfähig, da sie ihren Kunden helfen, schneller von der Idee zum Produkt zu kommen. Gleichzeitig können sie Produktionsabläufe optimieren und in der laufenden Produktion Ausschuss minimieren. Besonders bei automatisierten Messzellen ist eine Durchgängigkeit von der messtechnischen Hardware bis zur auswertenden Inspektionssoftware mit Schulung und Support aus einer Hand ein zusätzlicher Vorteil. 7