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Umformtechnik: Roboter-Lösung ersetzt taktile Messtechnik

Bei der Vermessung von Karosserieblechteilen kommt bislang in der Regel die taktile Messtechnik zum Einsatz. Da bei dieser Methode lediglich wenige Einzelpunkte auswertbar sind, setzt der Pressenhersteller Schuler nun auf eine Roboter-Zelle samt optischem Mess-System.

Roboter-Messzelle für Karosserieblechteile, Schuler Bildquelle: © Schuler

Bei der herkömmlichen taktilen Messtechnik werden einzelne Punkte an der Oberfläche angetastet, aus denen sich Rückschlüsse auf die Maßhaltigkeit des Bauteils ziehen lassen. Über die Auswertung weniger Einzelpunkte können Bauteilgeometrien aber nur unvollständig geprüft werden.

Aus diesem Grund hat sich Schuler für eine  automatisierte Lösung entschieden, die auf einem 3D-Scanner der Firma GOM basiert. Dieser liefert hoch aufgelöste 3D- Koordinaten-Messdaten von Karosserieblechteilen und Werkzeugen. Mittels des neuen Messsystems lassen sich Bauteile bis zu einer Größe von Fahrzeug-Seitenteilen vollständig und in kurzer Zeit auf Form und Maßhaltigkeit prüfen. Ebenso ist der vollflächige Abgleich zur Soll-Geometrie möglich.

Optische Roboter-Messzelle, Schuler Bildquelle: © Schuler

Die optische Roboter-Messzelle ist mobil einsetzbar – sowohl an anderen Standorten von Schuler als auch bei Kunden.

„Weil wir nun die gesamte Bauteil-Geometrie auf einmal messen können, beschleunigen wir die Einrichtung der Werkzeuge deutlich“, erklärt Schuler-Geschäftsführer Udo Binder, der den Werkzeugbau leitet. „Dank der hohen Qualität der Messdaten verbessern wir auch die Qualität unserer Werkzeuge und benötigen weniger Korrekturschleifen. Darüber hinaus können wir die Werkzeuge selbst einscannen, digitalisieren und mit den Daten aus der Konstruktion abgleichen.“

Um das Bauteil räumlich zu erfassen, projiziert der Mess-Sensor ein präzises Streifenmuster auf die Objektoberfläche, welches von zwei Kameras nach dem Stereokamera-Prinzip erfasst wird. Da die Strahlengänge beider Kameras und des Projektors durch die Kalibrierung vorab bekannt sind, lassen sich 3D-Koordinatenpunkte aus den drei unterschiedlichen Strahlenschnitten berechnen. Dieses Triple-Scan-Prinzip bietet unter anderem Vorteile bei der Messung reflektierender Oberflächen.

Die innovative Messtechnik eignet sich besonders für komplizierte Strukturteile wie Längsträger und B-Säulen oder für Außenhautteile wie Türen, Front- und Heckklappen, Dächer und komplette Seitenwände. Sie erlaubt eine lückenlose Erfassung der Bauteil-Geometrie, was sowohl die Phase der Werkzeugherstellung beschleunigt als auch die Qualität in der Serienproduktion sichert. Über die gesamte Prozesskette hinweg sind dabei Veränderungen beispielsweise mittels eines Soll-/Ist-Vergleiches als Falschfarben-Darstellung auf einem Bild schnell darstellbar und einfach zu interpretieren.

Die punktuelle Vermessung von Bauteilen mittels taktiler Messverfahren ist zwangsläufig immer lückenhaft und erfordert gegebenenfalls weitere Messdurchgänge; zudem müssen Flächen aufwendig mit einem CAD-Arbeitsplatz erstellt werden. Im Gegensatz dazu ist durch die vollständige und flächenhafte Erfassung bei der optischen Messtechnik das digitalisierte Bauteil jederzeit an jeder beliebigen Stelle auswertbar.

Für die Flächenrückführung lassen sich die erzeugten Daten als STL-Polygonnetze auslesen und im CAD weiterverarbeiten. Ebenso ist bei der Werkzeug-Nachbearbeitung das direkte CNC-Fräsen auf dem STL-Datensatz möglich. Nicht zuletzt ist durch die 3D-Messdaten die eingesetzte Simulationssoftware validierbar und optimierbar. Dadurch beschleunigt und verbessert sich die Entwicklungsarbeit künftiger Werkzeuge.