Carl Zeiss Optotechnik GmbH - Optische Messtechnik
Freitag, 24 Februar 2017 13:18

Schnelle Streifen für die Form

Rate this item
(3 votes)

3D-Sensor von ZEISS beschleunigt Digitalisierung von Werkstücken


Die optische Messtechnik ist zwar kein neues, dafür aber ein topaktuelles Thema für Unternehmen. Insbesondere das Streifenprojektionsverfahren eröffnet ihnen vielfältige Möglichkeiten, wie Anwender verdeutlichen, die den 3D-Sensor ZEISS COMET LƎD einsetzen. Die Carl Zeiss Optotechnik GmbH hat jetzt ein Nachfolgemodell dieses Sensors auf den Markt gebracht.

„Auch wenn sich nicht alle Messaufgaben optisch lösen lassen, eignen sie sich für immer mehr industrielle Anwendungen“, sagt Dr. Marcus Steinbichler, Geschäftsführer ZEISS Optotechnik. Der große Vorteil aller optischen 3D-Messverfahren ist ihre Schnelligkeit, mit der sie sehr viele, dicht nebeneinander liegende Messpunkte aufnehmen. Und ein Ende der Beschleunigung scheint nicht in Sicht. ZEISS hat mit seinem neuen 3D-Sensor ZEISS COMET LƎD 2 die Messzeit im Vergleich zum Vorgängermodell jetzt sogar auf eine Sekunde pro Sequenz halbiert und damit auf bis zu 5 Millionen Messpunkte pro Sekunde. „Mit unserem neuen Gerät machen wir die Streifenprojektion noch interessanter für die Unternehmen“, ist sich Steinbichler daher sicher. Die Erwartungen des Geschäftsführers scheinen nicht überzogen, denn auch das Vorgängermodell, der ZEISS COMET LƎD, wird bereits vielfältig eingesetzt.

Blaues Licht macht Geometrie sichtbar


Der ZEISS COMET LƎD ist, wie auch das Nachfolgemodell ZEISS COMET LƎD 2, ein 3D-Sensor für die Streifenlichtprojektion. Bei diesem optischen Verfahren projiziert ein Projektor blaues LED-Licht als Streifenmuster auf das Messobjekt. Dieses Muster wird durch die Geometrie des jeweiligen Bauteils spezifisch verzerrt und von einer Kamera erfasst. Eine Software stellt über Triangulationsberechnungen jeweils eine Beziehung zwischen dem einzelnen Kamerapixel und einem Punkt auf dem Werkstück her. Die so erzeugte Punktewolke wird dann zum sogenannten Dreiecksnetz im Stl-Format umgewandelt, mit dem ein 3D-Modell erzeugt werden kann, das für den Soll-Ist-Vergleich über das 3D-CAD-Modell herangezogen wird. Im Vergleich zum Laserscanner liefert die Streifenlichtprojektion präzisere Ergebnisse. Damit eignet sich dieses Verfahren besonders gut für die Qualitätssicherung, wie folgende Anwendungen zeigen.

Qualität im Fokus


„Gute Qualität ist von ausschlaggebender Wichtigkeit: Man kann alles immer noch besser machen.“ Eine Aussage, die Ernst Mahle, Firmengründer des MAHLE Konzerns, zwar vor mehr als 100 Jahren traf, die heute jedoch immer noch zu den wichtigsten Handlungsmaximen des Unternehmens gehört. Aus diesem Grund definiert die MAHLE Behr GmbH & Co. KG mit Sitz in Stuttgart immer wieder aufs Neue Standards in der Qualitätsplanung, während der Pro-duktentwicklung sowie beim Serienanlauf und überwacht konsequent die internen Produktionsprozesse. Als MAHLE 2013 die Firma Behr übernahm – ein deutsches Familienunternehmen, das u. a. Vollklimageräte in Pkws fertigt – fiel eine grundlegende Entscheidung: Die zur Herstellung von Abgaskühlern für Pkw und Lkw verwendeten Edelstahl-Rechteckrohre mit Prägung sollten in Zukunft nicht mehr zugeliefert, sondern auf einer dafür speziell geplanten Fertigungslinie produziert werden. Dies erforderte eine stichprobenartige Dimen-sionsprüfung für die Serienprüfung und damit einhergehend ein neues Messsystem.

Gesamte Fläche im Blick

MAHLE Behr definierte mehrere Voraussetzungen an ein neues Messsystem. So sollte es beispielsweise eine flächige Auswertung der Wandstärke über dem Prägebereich des Rohres sowie der Rohrenden ermöglichen. Außerdem waren ein automatisierter Messprozess und ein kompaktes Messsystem gefragt, da die Anlagenbediener die Messungen in einem kleinen Messraum direkt an der Fertigungslinie durchführen sollten. Das Messsystem sollte des Weiteren einfach zu duplizieren sein, damit es weltweit für zukünftige Fertigungslinien einsetzbar ist. Der Streifenlichtsensor ZEISS COMET LƎD erfüllte all diese Voraus-setzungen. Und versetzte die Maschinenbediener u. a. dank der Falschfarbendarstellung in die Lage, Feinjustierungen der Schieber an der Prägepresse vorzunehmen und trotzdem die geforderte Mindestwandstärke nicht zu unterschreiten. Darüber hinaus wurden geometrische Dimensionen geprüft, um eine fehlerfreie automatisierte Montage zu ermöglichen.

Messdauer verkürzt


Nicht nur MAHLE Behr, auch die HERU Werkzeugbau GmbH & Co. KG nutzt den Streifenlichtsensor für anspruchsvolle Anwendungen in der Qualitätskontrolle. Das 1987 gegründete Unternehmen entwickelt und fertigt u. a. komplexe Blechumformteile sowie zahlreiche Werkzeuge. Um die hohe Qualität der Produkte zu gewährleisten, wurden in der Vergangenheit ausschließlich taktile Messgeräte eingesetzt. Doch der Wunsch nach einer schnelleren, serienbegleitenden und berührungslosen Messung rückte nach und nach in das Zentrum der Qualitätssicherung. „Wir haben uns inzwischen so sehr an dieses komfortable Messsystem gewöhnt, dass wir uns eine Qualitätssicherung ohne den ZEISS COMET LƎD Sensor nicht mehr vorstellen können“, betont Markus Hesse, Geschäftsleitung HERU Werkzeugbau GmbH & Co. KG, Lennestadt-Grevenbrück, „Wir hätten diesen Schritt schon viel früher wagen sollen“. Insbesondere die Möglichkeit, schnell und mit geringem Aufwand Soll-/Ist-Vergleiche vorzunehmen, die leichte Bedienbarkeit und die schnelle Erfassung neuer Bauteile überzeugten das Unternehmen. So ist die Messdauer komplexer Bauteile mit zwei Sekunden pro Einzelaufnahme, wie erhofft, extrem kurz.

Schnellere Produktentwicklung


Der ZEISS COMET LƎD Sensor spielt jedoch nicht nur in der Qualitätssicherung seine Vorteile aus. Viele Unternehmen setzen das Gerät auch für die Produktentwicklung ein, so wie der Schuhproduzent Lorenz Shoe Group AG aus Österreich. Bei der Entwicklung neuer Schuhmodelle wird im ersten Schritt ein Urmodell gefertigt, das als Basis für die weitere Serienproduktion dient. Um schneller neue Modelle zu kreieren, suchte die über 1.000 Mitarbeiter beschäftigende Firma nach einem Messsystem zur Leisten-Digitalisierung mit anschließender 3D-Sohlen-Entwicklung. Dank des 3D-Sensors und des Drehtischs zur Positionierung der Komponenten wird das Urmodell jetzt einfach und schnell gemessen und die Grunddaten werden in wenigen Schritten erzeugt. „Mit der Einführung des ZEISS COMET LƎD Sensors konnten die Durchlaufzeiten in der Entwicklung um ein Vielfaches verkürzt werden“, freut sich Florian Kaidlsdorfer, Entwickler bei der Lorenz Shoe Group, „Dies ermöglicht uns eine schnellere Umsetzung in der Reaktion auf Modetrends und die Entwicklung von Zwischenkollektionen für das eigene weltweite Retail-Business.“


3D-Daten für Unikate

Die Cristalica GmbH, ein Glaswerk aus Döbern, Deutschland, geht bei der Produktentwicklung sogar noch einen Schritt weiter als die Lorenz Shoe Group. Sie ermöglicht dem Endkunden, vorhandene 3D-Modelle ihrer Produkte zu verändern und damit Unikate zu kreieren. Vor der Einführung des ZEISS COMET LƎD Sensors mussten dafür die Muster aufwändig manuell gemessen und erfasst werden, um sie anschließend digital darzustellen. Das portable ZEISS Gerät macht die 3D-Datenerfassung deutlich einfacher, schneller und genauer. Zudem ist das Handling für die Anwender sehr komfortabel. Die Glashütte nutzt die über das ZEISS System gewonnenen 3D-Daten darüber hinaus auch für die Qualitätssicherung und für die Vorbereitung der Serienproduktion.


Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten

Auch die Bernstein Innovation GmbH schätzt die Einsatzbreite des Gerätes. „Der ZEISS COMET LƎD hat sich durch die Vielzahl der Anwendungsmöglichkeiten vom ersten Tag an ausgezahlt“, so Stefan Niedermair, CTIO der Bernstein Innovation GmbH. Die österreichische Firma entwickelt und produziert Konsumgüter mittels 3D-Druck und suchte zunächst nach einem Messsystem, das komplexe Geometrien präzise erfasst und unterschiedlichste Bauteilgrößen von wenigen Millimetern bis hin zu 55 cm Kantenlänge messen kann. Mit der Einführung des ZEISS COMET LƎD eröffnete sie sich sehr schnell ein weiteres Anwendungsgebiet: die Digitalisierung von Bauteilen. Das Unternehmen kann so sehr einfach 3D-Modelle von nicht digital erfassten Bauteilen erzeugen. Dies bietet enormes Potential für den 3D-Druck-Anbieter.


Universeller Einsatz

Auch wenn, wie die Praxisbeispiele zeigen, der ZEISS COMET LƎD aufgrund seiner Leistungsparameter und seiner Kompaktheit bereits sehr flexibel eingesetzt wird – der seit Februar 2016 erhältliche ZEISS COMET LƎD 2 wird laut Herbert Daxauer, Produktmanager 3D Digitalisierung, „diese Entwicklung weiter vorantreiben“. Zum einen, weil die Messzeit, wie eingangs beschrieben, jetzt bei nur ca. einer Sekunde liegt. Ein gewichtiger Vorteil für Unternehmen, die komplexe und oder große Bauteile scannen wollen. Denn pro Projekt sparen sie sich schnell bis zu einer Stunde Messzeit. Und da der Sensor noch kompakter als sein Vorgängermodell ist, ist er auch noch handlicher. Ein Pluspunkt, wenn beispielsweise Innenräume digitalisiert werden, oder wenn der Sensor an wechselnde Einsatzorte transportiert werden muss. Wie beim Vorgänger, erlaubt die modulare Bauweise einen einfachen und schnellen Messfeldwechsel, damit können Unternehmen weiterhin verschiedene Messaufgaben mit nur einem Sensor lösen. Die Entwickler des ZEISS COMET LƎD 2 haben sich laut Daxauer jedoch nicht nur darauf beschränkt, die vorhandenen Funktionen zu verbessern. Sie haben auch neue geschaffen. So erkennt der neue Sensor auch Belichtungs- und Schwingungsänderungen. Eine Innovation, die nach Meinung von Daxauer „die Messunsicherheit reduziert und damit Produktentwickler wie Qualitätsmanager begeistern wird“.

Anfahrt / Adresse



Carl Zeiss Optotechnik GmbH
Georg-Wiesböck-Ring 12
83115 Neubeuern
+49 8035 8704 0


Die Kontaktdaten unserer weltweiten Händler finden Sie hier.

Referenzen

Automobilindustrie
Audi AG - BMW AG -Daimler AG - Honda - Hyundai - MAN-Nutzfahrzeuge AG - ...

Reifenindustrie
Bandag - Black Star - Bridgestone - ...

Luft- und Raumfahrt
Airbus - Boeing - EADS (MBB) - MTU Aerospace - Rolls-Royce - ...

Elektronik / Computerindustrie etc.
Robert Bosch GmbH - Hitachi - Panasonic - ...

Andere Branchen
Blaser Jagdwaffen - Ferrero - Krones AG - GE Oil & Gas - Gaggenau - ...

Kommende Termine

Okt
17

17.10.2017 - 21.10.2017

Okt
18

18.10.2017

Okt
24

24.10.2017 - 26.10.2017

Okt
24

24.10.2017 - 26.10.2017

Okt
26

26.10.2017 - 28.10.2017