Messsysteme zur 3D-Oberflächeninspektion

Übersicht über Confovis Messsysteme zur 3D-Oberflächeninspektion

Ausgehend von der Anwendung entwickelt Confovis Messsysteme, die genau auf die Anforderungen der entsprechenden Branchen zugeschnitten sind. Dabei sind die Messgeräte sehr flexibel und lassen sich dank des modularen Aufbaus bezüglich Größe, Ausstattung und Technologie an den Kundenbedarf anpassen. Mit der zugehörigen Messsoftware ConfoVIZ®  und entsprechenden etablierten Auswertesoftware wie MountainsMap© oder GOM© können Oberflächen, Schneidkanten, Mikrostrukturen etc. umfangreich gemessen und ausgewerten werden. Dabei stehen  die Messsysteme je nach Ausführung als manuelles, halbautomatisiertes oder sogar vollautomatisiertens Messsystem zur Auswahl. Messabläufe  können einfach und zuverlässig per  Messplan bzw. –rezept durchgeführt werden.

Über den gesamtem Prozess hinweg

Confovis verbindet bewährte Nikon Mikroskop-Technik mit innovativer Scan-Technologie. Auf diese Weise entsteht aus einem abbildenden Mikroskop ein messendes System zur 3D-Oberflächeninspektion. Für viele Anwendungen kann das konfokale Mikroskop des Confovis Systems sowohl REM als auch andere Messgeräte, wie zum Beispiel das Profilometer, sinnvoll ersetzen.

Prozesskette mit Einsatzmöglichkeiten von Confovis Messsystemen

Ob direkt in die Produktion, im seperaten Testlabor oder in Forschung & Entwicklung: die confovis Messsysteme lassen sich leicht integrieren, einfach bedienen und messen selbst in rauhen Umgebungsbedingungen hochgenau bis in den Nanometer-Bereich. Zudem sparen sie wertvolle Zeit dank ihrer hohen Messgeschwindigkeit.

Umfangreiche 3D-Daten

Ob mit dem ConfoCam©C1+ oder dem DUO Vario Scan-Kopf: die Messungen erfolgen mittels zeitsparendem Flächenscan statt mit aufwendiger Punkt-für-Punkt bzw. Linie-für-Linie-Abtastungen. Dabei liefern die Messsysteme hochpräzise Messungen bis in den einstelligen Nanometer-Bereich. Innerhalb kürzester Zeit werden mit Hilfe der Software ConfoVIZ© Messdaten generiert, in 3D dargestellt und anschließend mit der Analyse-Software MountainsMap®, GOM® oder Polyworks® umfangreich analysiert. Im Rahmen der Qualitätssicherung ergeben sich dadurch eine deutliche Zeitersparnis, eine hohe Datenqualität und umfangreiche Messdaten, die zur Auswertung zur Verfügung stehen. Besonders vorteilhaft: mit der von Confovis patentierten Mess-Technologie können im Gegensatz zu klasssischen Konfokal-Messverfahren auch besonders feine oder reflektierende Oberflächen und sogar transparente Schichten sehr gut gemessen werden.

Scanmodule für die schnelle, berührungslose Oberflächenanalyse

Je nach Kundenaufgabe stehen die FocusCam© als Basis-Modell für ausschließliche Messungen mit Fokusvariation zur Verfügung. Darüber hinaus bietet das erweiterte Scan-Modul ConfoCam© C1+ die Möglichkeit, zwei Messverfahren in einem Messsystem zu nutzen.

ConfoCam© C1+: das Scan-Modul für Form-/Kontur- sowie Rauheitsmessungen

Mit dem Scan-Kopf  ConfoCam© C1+ können sowohl Messungen nach dem Fokusvariationsverfahren als  auch Konfokal-Messungen nach dem Prinzip der Strukturierten Beleuchtung durchgeführt werden. Das ermöglicht sowohl Form- und Konturmessungen, sowie die Messung von normgerechter und rückführbarer Rauheiten.

Confovis Scan-Kopf ConfoCam C1+ für Form-/Kontur- und Rauheitsmessungen
  • Kombiniertes Messverfahren: einmal anschaffen und flexibel messen
  • Vibrationsbeständiges Design: für wartungsfreien Betrieb und zuverlässiges Messungen auch in rauen Umgebungsbedingungen
  • Hochauflösend und präzise: für Messungen bis in den einstelligen Nanometer-Bereich, prädestiniert für Rauheitsmessungen
  • Zeitsparende Messungen: schnelle Flächenscans, statt langwierige Punkt-für-Punkt/Linien-für-Linien-Abtastung
  • Nahezu Artefakt freie Messergebnisse: dank patentierter Technologie der Strukturierten Beleuchtung

FocusCam©: das Basis-Scan-Modul für den schnellen Abgleich von Oberflächestrukturen mit dem CAD-Modell

Das Scan-Modul ist für die schnelle und einfache Messung von Form und Konturen und mit hohen Flankenwinkeln ausgelegt. Es bietet ein vergrößertes Bildfeld, um beispielsweise Mikro-Geometrien von Werkzeugen zeitsparend aufzunehmen. Bei Bedarf kann schnell und unkompliziert ein Upgrade des Messsystems auf die ConfoCam© erfolgen. 

Confovis Basis-Scan-Modul FocusCam zur Messung von Form und Konturen
  • Als Scan-Modul im kompakten Standard-Messsystem ConfoSurf CLV150 oder im flexibel skalierbaren ConfoGate CGF-LV/-SD einsetzbar
  • Für Form- und Konturmessungen und für 3D Soll-/Ist-Vergleich
  • Für hohe Akzeptanzwinkel: mit der Fokusvariation können auch hohe Flankenwinkel bis zu 85° aufgelöst werden.
  • Großes Bildfeld von 7,37 x 6,76 mm (2,5x Objektiv) Auflösung des Bildsensors 3352 x 3072 Pixel
  • Mit monochromer oder Farb-Kamera erhältlich

Leistungsfähige Mess- und Analyse-Software

Confovis kombiniert seine Messsoftware ConfoVIZ© mit marktetablierter Auswertesoftware verschiedener Anbieter. Die eigene Messsoftware ConfoVIZ© ist besonders bedienerfreundlichen, intuitiv und übersichtlich. ConfoVIZ© erstellt sowohl aus den mit der Strukturierten Beleuchtung als auch aus den mit der Fokusvariation gemessenen Messpunkten eine 3D-Punktewolke, die ausschließlich real aufgenommene Messpunkte abbildet. Dem Anwender stehen die Messwerte somit unverfälscht in einem Koordinatensystem zur Verfügung. Auf ein softwareseitiges Auffüllen nicht gemessener Datenpunkte wird verzichtet. 

Features der Messsoftware ConfoVIZ©:

  • Stitching mit frei wählbaren Messkacheln 
  • Intensity Sectioning zur Bestimmung von lateralen Abständen oder Schichtdicken
  • Extended-Fokus-View
  • Outline-Tracing zur Kontur-Nachverfolgung
  • Pixel-Stack-Analyse
  • Multi-Measurements

Um Messvorgänge benutzerunabhängig und wiederholgenau zu gestalten, können Mess-Skripte automatisiert werden. Die Plug-In-fähige Messsoftware ermöglicht zudem die Integration von kundenspezifischen Auswertungen mit Ein-Knopf-Bedienung direkt in der Fertigung. Die Ausgabe-Formate lassen eine breite Möglichkeit zur Weiterverwendung in unterschiedlichen Analyse-Software zu. So können unter anderen Formate wie IST, TIF, 3D-ASCII, PIF oder auch STL ausgegeben werden, um die Messdaten wahlweise über MountainsMap®, Polyworks®, GOM® oder auch Geometrics® auszuwerten. 

Auswertung mit MountainsMap® Analyse-Software

MountainsMap® bietet umfassende Darstellungsfunktionen - vom Höhenprofil bis zum schwenkbaren 3D-Echtbild. Sie erstellt standardisierte Reports auf Knopfdruck und erlaubt eine integrative und interaktive Betrachtung multipler Datensätze.

Unterstützt werden zum Beispiel:

  • Rauheitsanalysen nach DIN ISO 4287 /4288 und 25178
  • Mikrogeometrie-Messungen wie Radien, Winkel, Breiten und Höhen
  • SOLL-/IST-Vergleiche mit vorgegebenen Konstruktionsdaten
  • Vielfältige Darstellungs-Möglichkeiten der Messung  
  • 4D-Analyse
Confovis MountainsMap Analyse Software für Rauheitsanalysen, Soll-Ist-Vergleich und zahlreiche Messungen

Für die Vergleichbarkeit der Ergebnisse sorgt die Berücksichtigung der neuesten internationalen und nationalen Standards zur Oberflächenanalyse, unter anderem von DIN EN ISO 25178, DIN EN ISO 4287und 4288,DIN EN ISO/TS 16610 und anderen internationalen Normen.

Auswertung mit der PolyWorks|Inspector™ Software

PolyWorks|Inspector™ ist die Standardsoftware in der Produktionskontrolle und der Qualitätssicherung. Für die Analyse und das Reporting dreidimensionaler Daten ist PolyWorks|Inspector™ ein verlässliches Tool, unterschiedlichste Anforderungen zu bedienen.

  • Import gängiger CAD-Formate (IGES, STEP, SAT)
  • Geführtes Messen (Regel-Geometrien, Vergleich SOLL/IST, Schnitte, Profile, Spalte und Bündigkeit)
  • Automatisieren von Serienmessungen inkl. Statistischer Prozesskontrolle (SPC) auch über Plug-In
  • Form- und Lagetoleranzmessungen nach ISO und ANSI/ASME Standard
  • Reporterstellung und kostenloser PolyWorks|Viewer™
  • Verarbeitung von Punktewolken
  • Flächenhafte SOLL/IST-Vergleiche mit Farbdarstellung

Auswertung mit GOM Inspect Software

GOM Inspect dient der Form- und Maßanalyse von 3D-Punktewolken, die beispielsweise durch Messungen via Konfokal-Messungen generiert werden. Es enthält alle für die umfassende Bauteil- und Komponentenanalyse benötigten Auswertungswerkzeuge. Ausgewählte Features sind:

  • CAD Import: IGES, STEP, JT-Open, PLY, ...
  • Ausrichtungen: Automatische Vorausrichtung, RPS, 3-2-1, Ebene-Linie-Punkt, Best-Fit sowie    hierarchische Ausrichtung, Ausrichtungen über lokale Koordinatensysteme, ...
  • CAD-Vergleich: Oberfläche, Schnitte, Punkte, ...
  • CAD-basierte Generierung von Regel-Geometrien: Linien, Ebenen, Kreise, Zylinder, Konus, ...
  • 2D-Schnitt-basierte Analyse • Inspektionsfunktionen: Maße, virtuelle Messschieber, Winkel, Durchmesser, ...
  • Auf ISO 1101- und ASME Y14.5-Standards basierte GD&T-Analyse
  • Konstruktion und Prüfung von Abständen zwischen Koordinatensystemen (6DoF)
  • Berichterstellung: Screenshot, Tabellen, PDFs, Bildschirmpräsentation von Reports, Videos aus  Stufenprojekten.

Hochpräzise Objektive plus intelligenter Revolver

Confovis verwendet die komplette und vielfach bewährte NIKON Mikroskop-Technik und bündelt somit erprobte Komponenten in seinen Messsystemen. Bei den Objektiven kommen je nach Anwendung und Messaufgabe neben denen von NIKON auch Objektive von Olympus zum Einsatz.

Die Nikon-Objektive kommen im Bereich einer Vergrößerung von 2,5x bis zu 100x zum Einsatz und sind bei Bedarf auch als ELWD sowie als Hell- bzw. Dunkelfeld erhältlich. Für Drall-Messungen wird auf Olympus-Objektive zurückgegriffen.

Die Messsysteme können wahlweise mit einem manuellen oder motorisierten Objektiv-Revolver (encodiert) mit „Fokusversatz-Korrektur“ ausgerüstet werden. Die Software ConfoVIZ© erkennt zuverlässig, welches Objektiv gerade verwendet wird und nimmt so automatisch Grundeinstellungen vor. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass stets das richtige Objektiv für die Messung genutzt wird und Messfehler vermieden werden. 

Sicheres Probenhandling

Für ein zuverlässiges Probenhandling und ein sicheres Positionieren bietet Confovis zahlreiche Einspann- und Aufnahme-Alternativen. So können beispielsweise Bohrer,Fräser, Wendeschneidplatten oder andere Prüfteile perfekt und wiederholgenau in Position gebracht werden. Dabei stehen sowohl manuelle als auch motorisierte Schwenk-Dreh-Vorrichtungen zur Verfügung.

Werkzeugaufnahmen für sicheres Messen von Wendeschneidplatten, Mikro-Fräsern und -bohrern

Präzise Mikropositionierung in X-, Y- und Z-Richtung

Messungen an aufrechten Mikroskopen erfordern ein präzises Positionieren in XY-Richtung. Confovis integriert je nach Anwendung die manuelle Stage von Nikon mit verschiedenen Verfahr-Bereichen oder optional eine motorisierte Stage von Märzhäuser. Diese bieten einen Verfahr-Bereich zwischen 100x100 und 300x300 mm und können Probengewichte bis 100 kg positionieren.

Der Einsatz motorisierter Mikropositioniersysteme ergänzt das Gesamtsystem von Confovis perfekt. Gemeinsam mit Piezosystem Jena wurde eine Piezo-Stage entwickelt, die extrem schnelles und präzises Messen in Z-Richtung erlaubt. Die Stage besteht aus einem hochsensiblen Piezo-Aktuator mit integriertem Encoder.

  • Messbereich: 250 µm
  • Genauigkeit: 1 nm
  • Wiederholgenauigkeit: 0,3% (1 Sigma)

(Gemessen mit 50 nm Stufenhöhe und Nikon Objektiv LU Plan 50x NA 0,8)

Passende Probenausleuchtung

Bei der Messung mit Fokusvariation sorgt die LED-Beleuchtung für eine homogene Probenausleuchtung und konstante Farbtemperatur. Neben der koaxialen LED-Beleuchtung von Märzhäuser kommt ebenso das partiell dimmbare LED-Ringlicht von Confovis zum Einsatz. Das softwaregesteuerte Ringlicht ist schnell und einfach an dem entsprechenden Objektiv zu befestigen und verfügt über frei wählbaren Beleuchtungsmustern.

Nach oben