Hautnah am Messtechnik-Equipment:Optische Inspektionssysteme

Vision-Inspektionssysteme wurden von der heutigen digitalen und datengesteuerten Technologie stark beeinflusst. Erfahren Sie, wie es sich verändert hat, weniger fehleranfällig geworden ist und dazu beigetragen hat, die Teilequalität auf effiziente und automatisierte Weise zu steigern.

Die Werkzeuge und Maschinen zur Inspektion von Teilen haben sich in ziemlich große Richtungen entwickelt. Um die heutige Technologie optischer Inspektionssysteme besser zu verstehen, hilft es zu verstehen, wie sie sich verändert hat – und warum.

Wir haben mit einem Technik- und Produktspezialisten von Mitutoyo gesprochen, um das herauszufinden.

Die Evolution von Metrologiegeräten:Profilprojektionskomparatoren vs. optische Inspektionssysteme

Die ersten Komparatoren waren allgemein als „Schattendiagramme“ bekannt. Sie ermöglichen die Messung über einen Schatten, der „von einem vergrößerten Bild eines Werkstücks auf einen Bildschirm mit einem Overlay-Diagramm geworfen wird“, schreibt das Quality Magazine in dem Artikel „Comparators:More Than Meets the Eye.“

„Diese Technologie gibt es seit den 1950er Jahren, aber sie wird noch heute in Geschäften verwendet“, sagt Mark Sawko, Produktspezialist bei Mitutoyo. Sawko ist seit 15 Jahren im Unternehmen und war ehemaliger Anwendungstechniker für Optik.

Mitutoyo verkauft immer noch Komparatoren – aber die Technologie selbst hat einen langen Weg zurückgelegt. Früher waren das sehr große Maschinen von zwei bis sieben Fuß Länge mit einem großen Licht, das das Teil von hinten beleuchtet.

Die heutigen Komparatoren sind kleiner.

Quelle:Mitutoyo

„Die Leute mögen es immer noch, weil es einfach ist“, sagt Sawko. „Sie haben ihr ganzes Berufsleben lang Komparatoren in Maschinenwerkstätten verwendet. Manche Shops wollen bei dem bleiben, was für sie bequem ist.“

Auch die heutigen Komparatoren sind digital. Sie richten das Fadenkreuz auf dem Bildschirm an einer Kante des Teils aus und nehmen dann eine digitale Anzeige oder „DRO“ vor.

„Also bewegen Sie das Fadenkreuz auf eine Seite des Teils, Sie treffen zum Beispiel Null für den X-Wert des DRO, bewegen dann das Fadenkreuz auf die andere Seite des Teils und lesen dann einfach mit dem Wert dieser Zahl ab und das ist Ihre Entfernung in Zoll, Millimetern oder was auch immer Sie messen“, erklärt Sawko.

 Benötigen Sie eine Antwort auf eine technische Frage? Fragen Sie das MSC Metalworking Tech Team im Forum.

Wie Computer und Daten visuelle Inspektionssysteme beeinflussten

Komparatoren sind eine sehr einfache Art der Messung und erfüllen ihren Zweck recht gut. Aber da ist ein Fang. Sie haben einige eingebaute Einschränkungen.

„Die Genauigkeit von Komparatoren ist darauf beschränkt, wie gut der Bediener das Fadenkreuz mit der Teilekante ausrichten kann“, sagt Sawko. „Mit einem Bildverarbeitungssystem nehmen Sie den Bediener heraus und gewinnen eine Tonne mehr Genauigkeit als mit einem Komparator.“

Mit einem Bildverarbeitungssystem wird die Kante eines Teils automatisch bestimmt. Es verwendet die fortschrittliche Computersoftware von heute und eine Kamera, die viel mehr Details erfassen kann als ein von hinten beleuchtetes Teil, das projiziert wird.

„Die Kamera sammelt Licht besser als ein Komparator“, sagt Sawko. Der Komparator verwendet eine Profilbeleuchtung, die gut ist, um die Außenkanten zu sehen, aber nicht, um die Oberfläche des Teils zu sehen.

Einige der heutigen Komparatoren haben mehr als eine Lichtquelle, aber da es sich immer noch um eine Projektion handelt, ist sie durch gespiegeltes Licht begrenzt. Ein Bildverarbeitungssystem mit einer guten Kamera ermöglicht es einem Qualitätsprüfer oder Maschinenbediener, Profilbeleuchtung und eine gleichmäßige Oberflächenbeleuchtung zu nutzen – einige davon umfassen ein Ringlicht um den Rand der Kamera – um mehr von einem Teil zu sehen und zu messen Maß an Gewissheit.

Und aufgrund der Automatisierung der heutigen visuellen Inspektionssysteme wird die Messung der Qualität von Teilen viel effizienter. Es gibt einfach weniger Spielraum für Fehler – und der Inspektionsprozess ist viel schneller. Und wie jeder in der Fertigung heute weiß, kommt es auf Geschwindigkeit an.

„Die meisten Bildverarbeitungssysteme sind CNC, also motorisiert und computergesteuert. Im Grunde schreibt man also ein Programm und die Maschine bewegt sich automatisch und misst die Kanten und Oberflächen“, sagt Sawko.

Was passiert sonst noch in der heutigen Inspektionstechnologie? Lesen Sie „Wo Messtechnik auf die Präzisionsfertigung von heute trifft.“

In sehr fortschrittlichen visuellen Inspektionssystemen können sie palettiert werden, sodass sie potentiell viel mehr Teile auf einmal prüfen können als ein Komparator. Und da sie maschinenprogrammierbar sind, wird die Effizienz wirklich gesteigert.

„Sie können ein Programm schreiben und dann kann die Software der Maschine und der Kamera mitteilen, OK, bewegen Sie sich zu diesem Ort, nehmen Sie jetzt eine Messung vor, gehen Sie zum nächsten Ort usw.“, sagt Sawko. „Im Grunde kann also ein Bediener zu Ihnen kommen, ein Teil auf eine Bildverarbeitungsmaschine legen, ein Programm aufrufen, die ‚Go‘-Taste drücken und dann gehen und etwas anderes tun, während die Maschine eines dieser Teile misst oder eine Palette mit mehreren Teilen haben.“

Die Vielfalt der Bildverarbeitungssysteme verstehen 

Mitutoyo gliedert seine Produktlinien in drei verschiedene Bereiche. Es gibt solche, die immer CNC-basiert sind, was sie als „Quick Vision“ bezeichnen. Für diejenigen Shops, die keine Geschwindigkeit und Automatisierung benötigen oder die möglicherweise ein kleineres Budget haben, gibt es „Quick Scope“ und „Quick Image“. Die Scope-Linie ist immer eine manuelle Operation. Die Produktlinie Quick Image kann manuell oder motorisiert sein.

„Quick Vision“ ist für Geschäfte, die der Genauigkeit Vorrang vor allem anderen eingeräumt haben. Das Spitzenmodell ist als „Ultra“ bekannt und laut Mitutoyo als „eines der genauesten Vision-Systeme der Welt“ bekannt. Dieses High-End-Produkt wird häufig von Regierungen für anspruchsvolle Messungen zur Erfüllung von Standards verwendet. Denken Sie an NIST, das National Institute of Standards and Technology.
 

Quelle:Mitutoyo

Auch Hersteller, die in der Glasfasertechnik tätig sind, nutzen das High-End-Ultra-System.

„Wenn Sie ein Bündel winziger Fasern mit Licht durchziehen und ein Ende einer Faser mit dem anderen Ende einer anderen Faser verbunden ist, wenn die beiden Enden nicht genau richtig ausgerichtet sind, verlieren Sie das Signal, weil all das Licht dringt nicht durch“, erklärt Sawko. „Diese Steckverbinder sind also eine Herausforderung. Die Toleranzen sind wirklich, wirklich eng, um sicherzustellen, dass die Fasern so genau wie möglich zusammenschnappen.“

Quick Image hingegen verwendet eine „telezentrische“ Optik, um schnell und genau eine Schärfentiefeaufnahme zu erhalten.

„Das gesamte Teil ist während der gesamten Messung im Fokus“, sagt Sawko. „Also ist es viel schneller als ein Vergleichsgerät – und sieht mehr von dem Teil.“
 

Wie anspruchsvoll ist Ihre Qualitätsprüfung? Verwenden Sie Bildverarbeitungssysteme und Messtaster? Tauschen Sie sich im Metallbearbeitungsforum mit Ihren Kollegen aus. [Registrierung erforderlich]