Automotive & Aerospace

Berührungslose optische Messtechnik von Confovis im Einsatz bei Automobilzulieferern

Im Bereich  Automotive & Aerospace  sind die Anforderungen an die  Produkte besonders hoch und einem strengem Normensystem unterworfen. Oberflächeneigenschaften bestimmen dort nicht nur über Funktionalität, sondern entscheidend den Verschleiß. Auch das Emissionsverhalten und das Akustikverhalten hängt von gleichbleibender Oberflächenqualität im Sub-µ-Bereich ab. Um Konturen und Mikrostrukturen aussagekräftig zu bewerten, nutzen Automobilzulieferer die berührungslose optische Messtechnik von Confovis.

Schneller Flächen-Scan bietet umfangreiche 3D-Daten

Bei immer engeren Toleranzen sowie abnehmender Teilegröße gewinnt die flächenhafte Messung von Geometrie und Oberfläche zunehmend an Stellenwert gegenüber herkömmlichen taktilen Messverfahren. Die 2D-Messung mit Hilfe von Profillinien reicht für eine umfassende Beurteilung von Funktionsoberflächen nicht mehr aus. Mit der 3D-Messung stehen dagegen umfangreiche Flächendaten zur Verfügung.

Bei vielen Oberflächen sind die Rauheitseigenschaften nicht isotrop auf der Fläche, sondern die Profilformen sind stark abhängig von ihrer Lage auf der Oberfläche. Deshalb haben profilbasierte Rauheitswerte  oft nur eine beschränkte Aussagekraft über die funktionellen Eigenschaften der gesamten Fläche. Die flächenbezogene Auswertung ermöglicht somit einen höheren Erkenntnisgewinn als profilbasierte Messungen, da die gesamte Fläche und nicht nur jeweils ein Profil erfasst wird, welches je nach Position innerhalb der Fläche stark variieren kann.

Confovis misst dabei sowohl Messbereiche mit hoher Datendichte u.a. für Rauheitsmessungen sowie Messbereiche mit niedriger Datendichte z.B. für Form- und Konturmessungen. Die ermittelte 3D-Punktewolke wird an die Analyse-Software zur weiteren Auswertung übergeben.

Kontur- und Rauheitsmessungen, Soll-/Ist-Vergleich, Verschleiß...

Egal ob Fokusvariations- oder Konfokal-Messung: Mit der Kombination aus Confovis-eigener Mess-Software ConfoVIZ® und markt-etablierter Auswerte-Software, wie MountainsMap® oder PolyWorks®, bieten ein hohes Maß an Benutzerfreundlichkeit. Parameter wie Konturen, Winkel, Radien, Volumen, Ölrückhaltevolumen, Textur oder Rauheit können mit MountainsMap® ermittelt werden.
Für weitergehende Geometrieanalysen nutzt Confovis die Software PolyWorks®. Mit dieser lassen sich u.a. SOLL/IST-Vergleiche erstellen und merkmalsbasierte Reports generieren.

Große Bandbreite an Vergleichen, Messungen und Analysen dank Confovis Technik und Software

Anwendungsbeispiele

Kolbenring
Wash-Out Kurbelwelle
Kugellager
Düsennadel

Zerstörungsfrei messen mit kombinierter optischer Messtechnik

Mit dem kombinierten Messverfahren aus Fokusvariation und Konfokal-Messtechnik können verschiedenste Messaufgaben mit einem Messsystem gelöst werden. Konturen mit großen Winkeln können mittels Fokusvariationsverfahrem aufgelöst werden. Rauheiten erfassen die Confovis Messsysteme mit dem patentierten Verfahren der Strukturierten Beleuchtung basierend auf der Konfokal-Messtechnik. Auf diese Weise können sowohl Mikro-Geometrien als auch Rauheit an spiegelnden Oberflächen nanometergenau und normgerecht gemessen werden.

Konfokal-Messtechnik abgewandelt

Die Messverfahren Fokusvariation und Konfokal-Messtechnik nach dem Arbeitsprinzip der Strukturierten Beleuchtung basieren beide auf einer Kontrast-Analyse und verzichten auf Interferogramme. Anders als bei konventioneller Konfokal-Mikroskopie finden bei dem Abtastverfahren keine rotierende Pinhole-Disk oder andere bewegte mechanische Bauteile wie Scanner-Spiegel Verwendung. Die notwendige akkurate Tiefenselektion wird stattdessen durch die Abbildung und anschließende Auswertung einer Sequenz von Beleuchtungsmustern in der Fokusebene gewährleistet. Hierfür ist eine statische Spezialmaske verantwortlich, welche die Strahlen der schnell geschalteten Lichtquellen koordiniert.

Vom CCD Sensor wird sowohl im Konfokal-Modus als auch bei der Fokusvariationsmessung der Kontrastwert ermittelt. Konfokal wird die Kontrastdifferenz den phasenverschobenen Sequenzen ausgewertet. Bei beiden Verfahren wird zur Bestimmung der Z-Koordinate die Tiefenunschärfe ausgenutzt und die Probe wird durch die Fokusebene gefahren.

Aus der bekannten relativen Z-Position in Verbindung mit dem Kontrastwert wird eine Höheninformation bestimmt. Die erzeugten Bildstapel enthalten die Höheninformationen. Das reicht für die Bestimmung von Stufenhöhen, Radien und Winkeln und entsprechend auch zur Bestimmung von Rauheiten aus.

Abbildung der Elemente des Scan-Kopf DUO Vario

Aus der bekannten relativen Z-Position in Verbindung mit dem Kontrastwert wird eine Höheninformation bestimmt. Die erzeugten Bildstapel enthalten die Höheninformationen. Das reicht für die Bestimmung von Stufenhöhen, Radien und Winkeln und entsprechend auch zur Bestimmung von Rauheiten aus.

Rauheitsmessungen an Bauteilen – normgerecht und rückführbar

Rauheitsmessungen mit den traditionellen Rauheitsparametern Ra, Rq und Rz nach DIN EN ISO 4287/4288  sowie DIN EN ISO 13656 können auf dem von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) zertifizierten Raunormalen rückführbar erfolgen. Die Messgeräte von Confovis erzielen dabei eine hohe Genauigkeit und erlauben dem Anwender eine gute Vergleichbarkeit zu konventionellen Systemen. Die Messfläche der Raunormale besteht aus geschliffenen und präzisionsgedrehten unregelmäßigen Profilen. Die Normale verfügen somit über ein breites Spektrum der in der Praxis vorkommenden Oberflächenabweichungen. Aus den Rpk-, Rvk- und Rk-Werten lässt sich die Basis für die Flächen-Rauheitswerte herleiten und eine Überleitung zur DIN EN ISO 25178 schaffen. Im Folgenden wurden die Parameter Ra, Rz, Rpk, Rvk, Rk, Mr1 und Mr2 am von der PTB zertifizierten superfeinen Raunormal KNT 4070-03 bestimmt:

Confovis Messergebnis mittels Strukturierter Beleuchtung

Passende 3D-Messsysteme für die Bauteil-Analyse

Messsystem zur Oberflächenmessung ConfoSurf CLV150

Kompaktes Messsystem für kleine Bauteile. Scanmodul mit Konfokal-Messverfahren und optional zusätzlich mit Fokusvariation ausgestattet. Kombiniert mit präziser XYZ-Positionierung und verschiedenen Probenaufnahmen. Mehr >

Flexibel skalierbares Messsystem Confovis DUO Vario von Confovis für große und schwere Bauteile

Flexibel skalierbares Messsystem für große und schwere Bauteile mit max. Probenhöhe von 250 mm. Je nach Anwendung in unterschiedlichen Ausführungen verfügbar. Kombiniert mit motorisierter Schwenk-/Dreh-Vorrichtung zum 360° Stitchen von kompletten Bauteilgeometrien. Mehr >

Individuelle Messsysteme zur 3D-Oberflächeninspektion

Wenn es über die Standard-Messgeräte hinausgehen soll: Mit modularer Systemtechnik und kompatiblen Einzelkomponenten lassen sich auch individuelle Messsysteme speziell nach Kundenwunsch konzipieren und umsetzen. Fragen Sie uns. Mehr >