Bildverarbeitungsprüfsysteme: Präzision und Effizienz in der Messtechnik

Bildverarbeitungsprüfsysteme wurden durch die heutige digitale und datengetriebene Technologie stark beeinflusst. Erfahren Sie, wie sie sich verändert haben, fehleranfälliger wurden und die Bauteilqualität effizient und automatisiert steigern.

Die Werkzeuge und Maschinen zur Bauteilprüfung haben sich in großem Maße weiterentwickelt. Um die heutige Technologie der Bildverarbeitungsprüfsysteme zu verstehen, hilft ein Blick auf deren Wandel – und die Gründe dafür.

Wir sprachen mit einem Engineering- und Produktspezialisten von Mitutoyo, um mehr zu erfahren.

Die Entwicklung der Messtechnik: Profilprojektoren vs. Bildverarbeitungsprüfsysteme

Die ersten Projektoren waren als „Schattengrafen“ bekannt. Sie ermöglichen Messungen über einen Schatten, „der von einem vergrößerten Bild des Werkstücks auf einen Bildschirm mit Überlagerungschart geworfen wird“, schreibt Quality Magazine im Artikel „Comparators: More Than Meets the Eye“.

„Diese Technologie gibt es seit den 1950er Jahren, wird aber heute noch in Werkstätten eingesetzt“, sagt Mark Sawko, Produktspezialist bei Mitutoyo. Sawko ist seit 15 Jahren im Unternehmen und war früher optischer Application Engineer.

Mitutoyo verkauft weiterhin Projektoren – doch die Technologie hat sich weit entwickelt. Früher waren es riesige, sechs bis sieben Fuß große Maschinen mit einer großen Lichtquelle, die das Teil von hinten beleuchtete.

Heutige Projektoren sind kompakter.

Quelle: Mitutoyo

„Leute mögen sie, weil sie einfach sind“, sagt Sawko. „Sie nutzen Projektoren ihr ganzes Berufsleben lang. Manche Betriebe bleiben bei dem, was sie kennen.“

Moderne Projektoren sind auch digital. Man richtet das Fadenkreuz auf dem Bildschirm an einer Kante des Teils aus und nimmt einen digitalen Messwert (DRO – Digital Readout).

„Man bewegt das Fadenkreuz auf eine Seite des Teils, drückt Null für den X-Wert des DRO, bewegt es zur anderen Seite und liest den Wert ab – das ist die Distanz in Zoll, Millimeter, was auch immer gemessen wird“, erklärt Sawko.

Haben Sie eine technische Frage? Fragen Sie das MSC Metalworking Tech Team im Forum.

Wie Computer und Daten die Bildverarbeitungsprüfsysteme beeinflussten

Projektoren sind eine sehr direkte Messmethode und erfüllen ihren Zweck gut. Aber sie haben inhärente Grenzen.

„Die Genauigkeit von Projektoren ist limitiert durch die Fähigkeit des Bedieners, das Fadenkreuz exakt an der Teilekante auszurichten“, sagt Sawko. „Bei einem Bildverarbeitungssystem nimmt man den Bediener heraus und gewinnt enorm an Genauigkeit.“

Bei einem Bildverarbeitungssystem wird die Teilekante automatisch erkannt. Es nutzt fortschrittliche Computersoftware und eine Kamera, die weit mehr Details erfassen kann als ein durchleuchtetes, projiziertes Teil.

„Die Kamera sammelt Licht besser als ein Projektor“, sagt Sawko. Der Projektor nutzt Profilbeleuchtung – gut für Außenkanten, aber nicht für die Teileoberfläche.

Einige heutige Projektoren haben mehrere Lichtquellen, doch da es weiterhin eine Projektion ist, bleibt sie durch gespiegeltes Licht begrenzt. Ein Bildverarbeitungssystem mit guter Kamera ermöglicht es Qualitätsprüfern oder Maschinenbedienern, Profilbeleuchtung und gleichmäßige Flächenbeleuchtung – teils mit Ringlicht um die Kamera – zu nutzen, um mehr vom Teil mit höherer Sicherheit zu sehen und zu messen.

Dank der automatisierten Natur heutiger Bildverarbeitungssysteme wird die Qualitätsmessung effizienter. Es gibt weniger Fehler – und der Prüfprozess ist deutlich schneller. Und wie jeder in der Fertigung weiß: Geschwindigkeit zählt.

„Die meisten Bildverarbeitungssysteme sind CNC-gesteuert, also motorisiert und computergesteuert. Man schreibt ein Programm, und die Maschine bewegt sich automatisch und misst Kanten und Flächen“, sagt Sawko.

Was gibt es Neues in der Prüftechnik? Lesen Sie „Where Metrology Meets Today’s Precision Manufacturing“.

In sehr fortgeschrittenen Systemen können Teile palettiert werden, sodass sie potenziell viele Teile auf einmal prüfen – mehr als ein Projektor. Und weil sie maschinenprogrammierbar sind, steigt die Effizienz massiv.

„Man schreibt ein Programm, und die Software sagt der Maschine und Kamera: Bewege dich zu dieser Position, messe jetzt, bewege zur nächsten Position usw.“, so Sawko. „Ein Bediener legt ein Teil auf die Maschine, ruft das Programm auf, drückt ‚Start‘ – und kann etwas anderes tun, während die Maschine misst, sei es ein einzelnes Teil oder eine Palette mit mehreren.“

Die Vielfalt der Bildverarbeitungssysteme verstehen

Mitutoyo unterteilt seine Produktlinien in drei Bereiche. Systeme, die immer CNC-basiert sind, firmiert man als „Quick Vision“. Für Betriebe, die keine Geschwindigkeit und Automatisierung benötigen oder kleinere Budgets haben, gibt es „Quick Scope“ und „Quick Image“. Die Scope-Linie ist immer manuell. Quick Image kann manuell oder motorisiert sein.

„Quick Vision“ richtet sich an Betriebe, die Genauigkeit über alles stellen. Das Spitzenmodell „Ultra“ gilt als „eines der präzisesten Bildverarbeitungssysteme der Welt“, so Mitutoyo. Es wird stark von Regierungsbehörden für anspruchsvolle Messungen zur Normenerfüllung genutzt – denken Sie an NIST, das National Institute of Standards and Technology.

Quelle: Mitutoyo

Auch Hersteller in der Faseroptik nutzen das High-End-Ultra-System.

„Wenn Sie Licht durch viele winzige Fasern leiten und das Ende einer Faser exakt auf das Ende einer anderen ausrichten müssen, verlieren Sie Signal, wenn sie nicht perfekt fluchten. Die Toleranzen sind extrem eng, um sicherzustellen, dass die Fasern so präzise wie möglich zusammenrasten“, erklärt Sawko.

Quick Image hingegen nutzt „telezentrische“ Optik, um ein Tiefenschärfenbild schnell und präzise zu erhalten.

„Das gesamte Teil ist während der Messung durchgehend scharf“, sagt Sawko. „Es ist viel schneller als ein Projektor – und erfasst mehr vom Teil.“

Wie fortgeschritten ist Ihre Qualitätsprüfung? Nutzen Sie Bildverarbeitungssysteme und Tastköpfe? Tauschen Sie sich im Metalworking-Forum aus. [Registrierung erforderlich]