Der Einsatz von Laserscanning-Technologie im Vergleich zu taktilen Messverfahren

Transkript

1 Der Einsatz von Laserscanning-Technologie im Vergleich zu taktilen Messverfahren Raf Nysen Director Engineering Nikon Metrology (Vortrag durch Herrn Holger Schuck, Technical Manager)

2 Einleitung Traditionell Streifenlaserscanner Hohe Datenrate Berührungslos Schaltende Messsysteme Hohe Genauigkeit, jedoch limitierte Anzahl an Messpunkten Freiformflächen Prismatische, geometrische Oberflächen Neuer Status Technlogische Evolution Hohe Auflösung Hochgeschwindigkeits-Bildaufnahme Qualität der Optik Bildverarbeitung & Datenanalyse Studie Vergleich Stand der Technik Unterschiede verstehen Pro und Kontra der verschiedenen Messmethoden Die Messgenauigkeit der 3D-Laserscanner scheut den Vergleich mit der Genauigkeit taktiler Messsysteme nicht. 2

3 Einleitung Verbesserung des KMG- Messdurchsatzes Verbesserte Übersicht über Dimensionen Antastfehler eliminieren Digitale Kopie des Werkstücks Messflexibilität Genaue Messungen, vergleichbar mit taktilen Messergebnissen Einfache Anwendung Einfache Adaption Zuverlässige Messergebnisse

4 Agenda Einleitung Vorbereitung des Benchmarks Die Referenz Ergebnisse des Benchmarks Analyse der Unterschiede Ergebnis 4

5 Vorbereitung des Benchmarks Blech Stanzlöcher Typische Toleranzen Bezugs-Stanzloch: 0.1mm Positionierung Stanzloch: 0.5 mm Durchgangs-Stanzloch: 1.0 mm 5

6 Vorbereitung des Benchmarks Nikon Metrology Integra KMG Renishaw TP20 Nikon Metrology LC15Dx Spezifikationen: 1.5µm + L/375 2µm 6µm 6

7 Vorbereitung des Benchmarks Nikon Metrology CAMIO 8.0 Software für taktile und optische Messsysteme 7

8 Agenda Einleitung Vorbereitung des Benchmarks Die Referenz Ergebnisse des Benchmarks Analyse der Unterschiede Ergebnis 8

9 Die Referenz Taktile Punktewolke mit hoher Punktdichte 72 Punkte auf der Ebene 72 Punkte im inneren Mantel des Rundlochs (Seitenwand) Zeitintensiv Kombination von hoher Genauigkeit mit hoher Punktdichte Durchmesser, Position und Rundheit werden geprüft. Stanzloch C1 C2 C3 C4 C5 C6 Durchmesser [mm] Rundheit [µm]

10 Agenda Einleitung Vorbereitung des Benchmarks Die Referenz Ergebnisse des Benchmarks Analyse der Unterschiede Ergebnis 10

11 Ergebnisse des Benchmarks Messsystem Stanzloch BenöEgte Zeit C1 C2 C3 C4 C5 C6 Durch- schnig TP20 87 s Durchmesser- Ungenauigkeit [µm] Positions- Ungenauigkeit [µm] LC15Dx 56 s Durchmesser- Ungenauigkeit [µm] Positions- Ungenauigkeit [µm] Die Aufstellung zeigt für beide Messmethoden eine vergleichbare Messunsicherheit. Eine erhebliche Zeitersparnis (35%) zeigt sich bei der optischen Messmethode mit Laserscanner, LC15Dx. Der Abweichungsfehler bei C3 weist erhebliche Messfehler (Rundheitsfehler von 73µm) auf. 11

12 Ergebnisse des Benchmarks Stanzloch (tpyische Abweichung in µm) Messsystem BenöEgte Zeit C1 (100µ) C2 (500µ) C3 (500µ) C4 (100µ) C5 (1000µ) C6 (500µ) Durchschnitt TP20 87 s Durchmesser- Ungenauigkeit [µm] Positions- Ungenauigkeit [µm] 10.0% 1.6% 0.0% 3.0% 0.9% 1.8% 2.9% 7.0% 1.4% 2.0% 12.0% 0.6% 1.0% 4.0% LC15Dx 56 s Durchmesser- Ungenauigkeit [µm] Positions- Ungenauigkeit [µm] 2.0% 1.6% 6.0% 2.0% 0.0% 2.8% 2.4% 11.0% 1.6% 4.2% 6.0% 1.2% 1.0% 4.2% Abweichungsfehler bei Prüfung des Durchmessers und der Position zeigen keine Auffälligkeiten und befinden sich in den typischen Toleranzbereichen. Beide Messmethoden weisen im Durchschnitt vergleichbare Messergebnisse auf. 12

13 Agenda Einleitung Vorbereitung des Benchmarks Die Referenz Ergebnisse des Benchmarks Analyse der Unterschiede Ergebnisse 13

14 Analyse der Unterschiede Rundheitsfehler Stanzlöcher mit Rundheitsfehlern Die dargestellte Position des Stanzlochs ist abhängig von der Antastposition. 5 Antastunkte auf einem 36mm Stanzloch mit 40µm Rundheit haben einen Abweichungsfehler von 10µm zur Folge. 14

15 Analyse der Unterschiede Runde, polierte und unsaubere Kanten führen zu Abweichungsfehlern, je nachdem wo der Taster das Werkstück berührte. (Antastproblem) Bei weichem Material besteht die Schwierigkeit darin, dass nicht sicher ist, in welcher Höhe das Material angetastet wurde. 15

16 Analyse der Unterschiede Deformationsbereiche des Stanzlochs 16

17 Agenda Einleitung Vorbereitung des Benchmarks Die Referenz Ergebnisse des Benchmarks Analyse der Unterschiede Ergebnisse 17

18 Ergebnisse Merkmalsprüfung auf Blechteil Vergleichbare Genauigkeit Taktil: höhere Einzelpunktgenauigkeit. Die Genauigkeit nimmt ab, je unperfekter das zu prüfende Werkstück ist. 3D-Laserscanner: Der Fokus liegt auf der höheren Datendichte, nicht auf der Einzelpunktleistung. Die Produktivität des Laserscanners ist etwa 35% höher Die Multi-Sensorik ist eine Kombination beider Vorteile: Genauigkeit der taktilen Einzelpunktantastung mit einer hohen Datendichte des Lasersanners. 18

19 MULTI- SENSOR KOORDINATENMESSMASCHINE + TakEles Messsystem Innere / Äußere Messungen Scannende Taster Innere / Äußere Messungen Formmessungen Tiefliegende Merkmale + Laserscanner Komplexe Oberflächen Weiche Materialien Kleine Geometrien Merkmale TP20 Basis-Taster TP200 Höhere Genauigkeit,

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit