Arbeiter sitzt am Computer, im Hintergrund Roboter

Die gemessenen Bauteile könne schon heute zu einem kompletten virtuellen Fahrzeug gefügt werden. Dieses kann auch Standort-unabhängig durchgeführt werden. Bei der robotergestützten Messzelle handelt es sich um eine Eigenentwicklung in Kooperation mit der Firma GOM in Braunschweig. - Bild: Volkswagen

| von Sabine Spinnarke

Die Automobilhersteller liefern sich gerne Kopf-an-Kopf-Rennen, dabei geht es nicht immer um die raffiniertere Motortechnologie. Auch auf dem Gebiet der Qualitätssicherung wetteifern sie. So verkündete jüngst BMW, als „weltweit erster“ eine optische Messzelle zu besitzen, mit der sich komplette Geometrien vollautomatisiert vermessen lassen. Da beeilte sich Volkswagen, die Aussage zu korrigieren. Laut Rolf Jastrow, Leiter Meisterbock/Cubing & Messtechnik, ist das eine Volkswagen-Entwicklung, die nun von Entwicklungspartner GOM industrieweit vermarktet wird.

Optische vs. taktile Systeme

Über die Vorteile der optischen Messzelle sind sich beide einig: „Mithilfe dieser Technologie können sowohl einzelne Bauteile als auch ganze Karossen gemessen und bewertet werden“, sagt Jastrow. Und das viel schneller als mit den klassischen taktilen Systemen. Die Messergebnisse – bunte Fehlerbilder – können sogar Ungeübte beurteilen.

Laut Eduard Obst, Leiter Geometrische Analyse, Messtechnik und Cubing Gesamtfahrzeug, BMW, reduziert sich die Messdauer um etwa 50 %. Eine weitere große Stärke optischer Technologien liege in ihrer Anwendbarkeit selbst in dynamischen Bereichen bis zu Frequenzen von 1 000 Hz. „Hier haben die taktilen Systeme ganz klar ihre Grenzen“, sagt Jastrow.

Noch vor wenigen Jahren zogen die Hersteller taktile Verfahren vor. Bei diesen wird die Werkstoffoberfläche mit berührungsaktiven Sensoren Punkt für Punkt abgetastet – ein extrem genaues, aber auch extrem langsames Verfahren. Taktile Messmaschinen sind unempfindlich gegen Lichtbedingungen und Oberflächenbeschaffenheit, berichtet Stefan Staab, Produktmanager beim Messtechniker Wenzel, „optische Effekte wie Reflexionen, Oberflächenbeschaffenheit spielen dabei keine Rolle.“

Weiterentwicklung der optischen Messtechnik

Optische Messsysteme, optische Messtechnik in Karosserie
Optische Lösungen versprechen einen Zeitgewinn durch die schnelle, flächenhafte Erfassung von Geometrie- bzw. Oberflächendaten vor allem bei wiederkehrenden Messaufgaben für unterschiedliche Bauteile. - Bild: Zeiss

Dennoch ersetzen heute immer mehr Hersteller ihre taktilen Messsysteme durch optische Systeme. „Die rasante Weiterentwicklung der optischen Messtechnik, aber auch der Computertechnologie in den letzten Jahre ist hierfür ausschlaggebend“, erklärt Hans-Jürgen Bach, Leiter Qualitätssicherung-Vorseriencenter, Marke Volkswagen PKW.

In der Qualitätssicherung des Vorseriencenters würde nahezu die Hälfte aller Messergebnisse bereits auf Basis optischer Messtechnik erzeugt. Und auch in der Serienproduktion würden sie verstärkt integriert. Dabei nutzt Volkswagen verschiedenste Spielarten optischer Systeme: „Das reicht vom mobilen Gelenkarm mit zum Beispiel einem Laserlinienscanner oder einem mobilen Streifenlichtsensor bis hin zu den optischen Messzellen. Die werden sowohl in die Fertigungslinien integriert oder auch als Bypass neben der Linie eingesetzt“, so Bach. Bei anderen Herstellern sieht es ähnlich aus.

Nachteile optischer Messsysteme

Blue-Light-Technology-Messsystem, BMW: Arbeiter sitzt am Computer, im Hintergrund ein Erlkönig
Der 5er BMW wird in 80 x 80 cm große Flächenabschnitte unterteilt. Kamerasensoren im Blue-Light-Technology-Messsystem ‚Atos Triple Scan‘ liefern genaue Messergebnisse und vollständige Daten. Damit kann das CAD-Modell mit der realen Geometrie auf 100 Mikrometer genau abgeglichen werden. - Bild: BMW

Eine komplette Substitution droht den Herstellern taktiler Systeme jedoch nicht. „Bestimmte Dinge sind optisch nicht messbar“, erläutert Jastrow und verweist auf einen Grundsatz der optischen Messtechnik: „Was man nicht sieht, kann man nicht messen.“ Ein weiterer Nachteil der optischen Systeme ist die gigantische Datenmenge: „Grundsätzlich liegt die Herausforderung unter anderem darin, die enormen Datenmengen, die bei optischen Messungen anfallen, zu interpretieren, filtern, gewichten, sinnhaft auszuwerten und zu komprimieren“, sagt Bach.

Nicht außer Acht zu lassen bei den optischen Verfahren sind außerdem die Nach- und Vorarbeiten: Stefan Staab berichtet vom Kleben der Referenzmarken, der notwendigen Reinigung der Werkstücke bis dem Aufarbeiten der Datenmengen. Bei der Suche nach der besten Messmethode seien daher Merkmale und Toleranzen entscheidend. „Am Anfang stellt sich immer die Frage, wie erreiche ich die zu messenden Merkmale, kann ich alle Merkmale mit optischem System erfassen oder brauche ich zusätzlich andere Methoden oder Sensoren?“

Taktile Messsysteme wird es weiterhin geben

taktile Sensoren, Vermessen von Innenbohrungen
Taktile Sensoren sind filigraner und genauer als optische Systeme. Im Gegensatz zu diesen benötigen sie keinen Messabstand. Daher werden sie für das Vermessen von Innenbohrungen oder Innenräumen eingesetzt. - Bild: Zeiss

Wünschenswert sei es, mit einem einzigen Gerät zu arbeiten. „Das Werkstück immer wieder neu auszurichten oder zu referen­zieren, ist sehr zeitaufwendig, daher kombinieren wir die Methoden, um Rüst­zeiten zu sparen.“ Doch manchmal hat der Kunde keine Wahl. Wenn nämlich eine extrem hohe Genauigkeit gefragt ist oder kein Messabstand möglich ist – denn den benötigt ein optisches System immer.

So werden zumindest beim Vermessen von Innenbohrungen die optischen Systeme die taktilen nicht komplett verdrängen. „In Powertrain wird es aus den genannten Gründen auf längere Sicht keine Ablösung geben“, ergänzt Staab.

Fakten

  • 2011 entstand bei Volkswagen eine optische Messzelle, mit der sowohl einzelne Bauteile wie auch gesamte Fahrzeuge vermessen werden konnten.
  • < 100 Mikrometer genau und vollautomatisiert vermisst die GOM-Messzelle bei BMW ganze Fahrzeuge.

Der Eintrag "freemium_overlay_form_pro" existiert leider nicht.