Optische Messtechnik im neuen Licht

Optische Messtechnik eignet sich inbesondere auch für die Bereiche Automotive, Werkzeug- und Maschinenbau

Viele klassische Industrien, wie Automotive und deren Zulieferer oder der Werkzeug- und Maschinenbau, stehen der optischen Messtechnik skeptisch gegenüber. Oftmals ist nicht klar, wie die Messpunkte mit diesen Verfahren generiert werden. Confovis verfolgt die Strategie dem industriellen Anwender eine maximale Transparenz bei der Datenerfassung zu gewährleisten. Das Systemrauschen und die Auflösung werden gemäß VDI 2655 bestimmt.
Außerdem trägt Confovis der Skepsis der Kunden Rechnung in dem für jeden einzelnen Messpunkt ein Qualitätswert zur Verfügung steht. Mit automatisierten Mehrfachmessungen kann die Messmittelfähigkeit für den vorgesehenen Einsatz anhand der Cg- und Cgk-Werte bestimmt werden. Außerdem kann die Messung auf zertifizierten Normale zurückgeführt werden.

Confovis Messtechnik im Vergleich zu anderen optischen und taktilen Messverfahren

Bisher war das taktile Messverfahren für die meisten hier aufgeführten Anforderungen gut geeignet. Bei modernen Oberflächen ist eine flächige Messung erforderlich, um zufällig verteilte Strukturelemente zu erfassen. Dies kann mit dem kombinierten Messverfahren, wie es Confovis optional bietet, erreicht werden. Dabei ist die geringe Kohärenz- und Speckle-Effekt-Anfälligkeit des Confovis SIM-Verfahrens für hervorragende Ergebnisse entscheidend.

3D-Messung: für ein Mehr an Oberflächeninformationen

Die Oberfläche bestimmt mit ihren Funktionsparametern die Produkteigenschaften entscheidend. Zur Bestimmung der Kenngrößen wurden bisher klassische Messverfahren, wie taktile Profilometer u.a. eingesetzt. Deren 2D-Messung mit Hilfe von Profillinien reicht für eine umfassende Beurteilung von Funktionsoberflächen jedoch nicht mehr aus. Confovis misst die Oberfläche in ihrer Gesamtheit und stellt mit der 3D-Messung umfangreiche Flächendaten zur Verfügung. Dies ist vor allem dann von Bedeutung, wenn zufällig verteilte Strukturen auf der Oberfläche im Rahmen der Qualitätskontrolle analysiert werden sollen.

Hier wurde mit dem Confovis Messsystem eine Fläche mit zufällig verteilten Strukturen gemessen und die Topographie als 3D-Bild dargestellt. Die gewonnenen Flächendaten bieten die Möglichkeit, umfassende  Auswertungen vorzunehmen. Hier wurden beispielhaft zwei Profillinien in die Fläche gelegt und deren Pt-Wert ermittelt. Mit den flächigen Rauheitswerten nach DIN EN ISO 25178 können zusätzlich Aussagen über die Oberflächenbeschaffenheit gemacht werden.

Rauheitmessungen: zuverlässig und auf Normen rückführbar

Für die Rückführung von Messungen von feinen Rauheiten empfiehlt Confovis die Verwendung eines von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt zertifizierten Raunormals, z.B. dem superfeinen Halle KNT 4070-03. Bei diesem Normal werden nicht nur der arithmetische Mittenrauwert Ra und die gemittelte Rautiefe Rz, sondern auch die Kernrauheit Rk und die dazugehörigen Spitzen- und Riefenwerte (Rpk und Rvk) ausgegeben. Diese Werte sind für Funktionsoberflächen relevant. Für die Messung von Winkeln und Radien empfiehlt Confovis Normale zu verwenden, die den zu messenden Strukturen so nah wie möglich kommen.
Im Folgenden wurde das superfeine Raunormal von Halle KNT 4070-03 gemessen und die Übereinstimmung nachgewiesen. Oben Ist der Auszug aus dem Kalibriezertifikat gezeigt. Darunter die von Confovis ermittelte Profilkurve sowie die Werte.

Confovis misst Rauheit zuverlässig anhand von Raunormalen

Artefaktarme Messergebnisse: dank patentiertem Messverfahren

Bisher sind Oberflächenkennwerte meist mit taktilen Messverfahren ermittelt worden. Das funktioniert systembedingt aber nur an Oberflächen mit gerichteten Strukturen, wie sie beim Schleifen oder Drehen entstehen. Konfokale Messverfahren mit Laser, Fokusvariation und Weißlichtinterferometrie stoßen bei Rauheitsmessungen oft an ihre physikalischen Grenzen. Der Laser verursacht Kohärenz- und Speckle-Effekte. Die Fokusvariation erreicht ihre Grenzen bei reflektierenden und feinen Oberflächen durch die geringe axiale Auflösung. Geringe Akzeptanzwinkel sorgen bei der Weißlichtinterferometrie für unsaubere Ergebnisse. Zwar hat jedes dieser Messverfahren seine berechtigten Anwendungen in Industrie und Forschung gefunden, jedoch konnte bisher kein Verfahren alleine die gesamte Bandbreite abdecken, die erforderlich ist, um unbekannte Oberflächen bis auf den Mikro- und Nanometerbereich hinein genau zu messen.

Confovis liefert mit seinem patentierten Arbeitsprinzip der Strukturierten Beleuchtung eine praxisgerechte Lösung, die vor allem die bisher bekannten Einschränkungen der klassischen Konfokal-Mikroskopie aufhebt. Dazu gehört zum einen, dass aufgrund der patentierten Technologie Messergebnisse nahezu keine Artefakte aufweisen, sodass selbst spiegelnde Oberflächen optisch messbar werden und dass Rauheiten zuverlässig, normgerecht und rückführbar gemessen werden können.

Präzise Messwerte durch optische Abtastung

Im Vergleich zu den weit verbreiteten, taktilen Messgeräten zeigt das Confovis-System seine Präzision: Die reale Oberfläche  wird beim taktilen Abtasten durch den Taster-Radius gefiltert und die aufgenommenen Messwerte dadurch beeinflusst. Beim taktilen Abtasten beträgt der Tasterradius mindestens 2 µm. Im Unterschied dazu filtert das Confovis-System mit einer lateralen Auflösung von bis zu 0,3 µm und löst die Oberflächenstruktur entsprechend feiner auf.

Confovis Messsysteme zeigen präzise Messwerte durch optische Abtastung