Koordinatenmessgeräte
Lasertracker
Wir stellen vor: Modellreihe WM von KEYENCE, ein Mobiles 3D-Koordinatenmessgerät, das in Aussehen und Funktionalität einem Lasertracker ähnelt, jedoch ohne die bekannten Probleme. Dieses Gerät ist mit zwei speziellen kabellosen Messtastern ausgestattet, die die Bewegungsfreiheit bei der Messung großer Prüfobjekte nicht einschränkt. Messungen und Scans mit dem Lasertracker können praktisch überall durchgeführt werden, ohne dass die Prüfobjekte in ein Messlabor transportiert werden müssen, was dazu beiträgt, den Zeitaufwand für die Messungen zu verringern und die Betriebsraten zu verbessern. Darüber hinaus bietet der Lasertracker eine große Genauigkeit – im μm-Bereich – wodurch Schwankungen der Messergebnisse bei Objekten mit komplexen Formen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, wie z. B. Turbinenschaufeln, vermieden werden.
Was ist ein Lasertracker?
Ein Lasertracker ist ein Messgerät, das einen Laserstrahl auf ein optisches Messobjekt projiziert, das in Kontakt mit einem zu messenden Objekt steht. Das Gerät bestimmt dann die dreidimensionale Position des Messobjekts. Die optischen Messobjekte werden als „retroreflektierend“ bezeichnet, da sie den Laserstrahl zurück zu seinem emittierenden Ausgangspunkt reflektieren – bekannt als sphärisch montierter Retroreflektor (SMR). Abmesswerte, Winkel, geometrische Toleranzen usw. werden von einer Software ermittelt, die die 3D-Koordinaten des Retroreflektors berechnet.
Lasertracker verstehen
Lasertracker zeichnen sich durch ihre Messleistung bei großen Objekten aus. Lasertracker haben in der Regel einen Messbereich von mehr als 10 m, während ein Messarm einen maximalen Messbereich von ein paar Metern hat. Sie sind nützlich in Situationen, in denen Sie große Objekte wie Flugzeuge, Teile von Großgeräten und Teile, die von zweispaltigen 5-Achs-Fräsmaschinen hergestellt werden, messen möchten.
Komponenten des Lasertrackers
Die Messkomponenten, aus denen ein Lasertracker besteht, werden im Allgemeinen in vier Teile unterteilt:
ein PC zur Ausführung der Lasertracker-Betriebssoftware, ein Kameragehäuse, das eine lichtemittierende Einheit und eine Lichtempfangseinheit umfasst, ein Stativ, das diese trägt, und ein Retroreflektor (SMR), der in Kontakt zu dem Messobjekt steht.
Funktionsprinzip eines Lasertrackers
Der Lasertracker berechnet die Mittelpunktkoordinaten des Retroreflektors (SMR) aus den Abstands- und Winkelinformationen der horizontalen und vertikalen 2-Achsen-Winkelencoder. Das Gehäuse des Lasertrackers folgt dem Laserlicht durch horizontale und vertikale Rotation.
Der Retroreflektor (SMR) verfügt im Inneren über eine reflektierende Oberfläche. Damit kann er das Licht in die Richtung zurückwerfen, aus der es gekommen ist, unabhängig davon aus welchem Winkel das Laserlicht empfangen wird. Der Retroreflektor (SMR) hat die Form einer Kugel. Das Licht wird immer von seinem Mittelpunkt aus reflektiert, sodass die Mittelpunktkoordinaten der Kugel des Reflektors selbst erhalten werden können.
Die Modellreihe WM von KEYENCE sieht ähnlich aus wie ein Lasertracker und ähnelt diesem außerdem in der Funktionsweise. Sie nutzt die Sichtlinien-Taktik, um Messpunkte zu erfassen, aber anstelle eines Laserstrahls verwendet die Modellreihe WM nahes Infrarotlicht, um den Messtaster und Laser-Scanner zu sehen und Punkte zu erfassen. Damit werden klassische Techniken zur Messung großer Teile neu erfunden und die üblichen Probleme herkömmlicher Lasertracker beseitigt.
Vorteile des Lasertracking mit 3D-Koordinatenmessgeräten der Modellreihe WM von KEYENCE
Messung großer Messobjekte durch eine Person
Die Modellreihe WM verwendet einen handgehaltenen Messtaster und Laser-Scanner, der es einzelnen Mitarbeitern ermöglicht, große Teile und Großgeräte zu messen und scannen, für die bei konventionellen Lasertrackern mehrere Personen erforderlich wären. Neben einem großen Messbereich ermöglicht die Bewegungsfreiheit der kabellosen Taster eine schnelle Messung und einen schnellen Scan, selbst bei zeitaufwändigen und schwierigen Messungen, und hilft so, Aufwand und Kosten zu reduzieren.
Schnelle, hochpräzise Messungen
Mit der Modellreihe WM können Sie 3D-Merkmale sowie Form- und Lagetoleranzen über einen großen Messbereich in kürzerer Zeit und mit höherer Genauigkeit messen als mit Maßbändern, Messschiebern oder Mikrometern. Die Modellreihe WM kann auch 3D-CAD-Daten zum Vergleichen der Unterschiede zu realen Messobjekten importieren.
Vor-Ort-Messungen, ohne dass ein Messlabor erforderlich ist
Da die Modellreihe WM tragbar ist und praktisch überall installiert werden kann, müssen die Messobjekte nicht in ein Messlabor/einen Qualitätssicherungsraum gebracht werden und eröffnen eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. das Überprüfen von Messobjekten auf Fertigungsmaschinen und das Durchführen regelmäßiger Prüfungen während des Betriebs.
Benutzerfreundlich
Bei der Entwicklung der Modellreihe WM standen die Anwender im Fokus, vom Anfänger bis zu Messtechnik-Experten. Für die Modellreihe WM von KEYENCE sind anfänglich nur drei einfache Schritte erforderlich: Werkzeug auf dem Touchscreen auswählen, Werkstück mit dem Messtaster berühren und auf „Messen“ drücken. Wenn Ihnen das nicht intuitiv genug ist, gibt es Tutorials mit Videos und Abbildungen, die Sie durch die Prozesse und verschiedenen Funktionen führen. Ein großer Vorteil für die Benutzerfreundlichkeit und das Verständnis ist die Augmented-Reality-Messführung, bei der die Messdaten mit einem Bild des physischen Teils überlagert werden.
Hauptmerkmale des Lasertracking mit dem 3D-Koordinatenmessgerät von KEYENCE
Statistische Analyse
Die Modellreihe WM von KEYENCE verfügt, ähnlich wie ein Lasertracking-System, über eine integrierte Software für statistischen Analysen. Diese Funktion reduziert den Zeitaufwand für die manuelle statistische Analyse unabhängig vom Messprozess. Die statistische Analysefunktion des Messwerkzeugs kann die folgenden Analysewerte extrahieren:
- Maximal-/Minimalwert
- i.O/n.i.O
- Durchschnitt
- σ, 3σ, 6σ
- Cpk
- Erhöhte Schwankungstendenzen
- Trends bei der Aufwärts-/Abwärtsmessung
- Periodische Schwankungen
- Histogramme
3D-CAD-Datenvergleich
Die Modellreihe WM ist mit einer Software ausgestattet, die ein Teil mit einem CAD-Modell/einer Datei vergleichen kann. In der Regel nehmen Lasertracker einzelne Punkte auf, um Messdaten zu erzeugen, aber mit dem Laser-Scanner der Modellreihe WM können schnell komplette Scans erfasst und Farbkarten für Profile und Konturen erstellt werden.
Großer Messbereich
Die Modellreihe WM bietet einen großen Messbereich, der auch für große Maschinen geeignet ist. Das Lasertracker-Messwerkzeug hat einen horizontalen Messbereich von 25 m und einen vertikalen Messbereich von 12,5 m. Außerdem bietet der Lasertracker einen Höhenmessbereich von ebenfalls 12,5 m. Da das Gerät tragbar ist, kann es diese großen Geräte handgeführt, über ein Stativ, einen erhöhten Standfuß oder einen Wagen messen.
Temperaturausgleichsfunktion
Die Temperaturausgleichsfunktion der Modellreihe WM kann die eigene Temperatur an die eines klimatisierten Messraums anpassen. Mit dieser Funktion kann die Messung auch dann fortgesetzt werden, wenn der Zugang zu einem separaten Messraum nicht ohne Weiteres möglich ist.
Fallstudien zu Lasertrackern
Anwendungsbeispiel 1: Maßhaltigkeitsprüfung von H-förmigen Stahlträgern
H-förmige Stahlträger sind ein unverzichtbares Material im Bauwesen und im Hochbau. Bei den konventionellen Methoden zur Vermessung dieser Träger müssen mehrere Mitarbeiter mit Messschiebern oder Maßbändern arbeiten. Dies kann sehr zeitaufwändig sein. Mit dem Lasertracker von KEYENCE können Sie die Form, die Oberfläche des zusammengefügten Abschnitts und den Schrumpfungsgrad der Schweißnaht mit dem kabellosen Messtaster messen und scannen.
Anwendungsbeispiel 2: Nivellierung von Industriemaschinen
Das Nivellieren ist ein wichtiger Schritt bei der Installation von Industriemaschinen, Schweißbaugruppen oder Untergestellen. Schräg eingebaute Geräte oder Anlagen können zu Fehlfunktionen von Produkten oder Teilen führen, oder die Geräte selbst können durch unerwartete Belastungen beschädigt werden. Mit einem Lasertracker können Arbeiter auch selbständig die Nivellierung schnell durchführen und so den Zeitaufwand für die Einrichtung erheblich reduzieren.
Anwendungsbeispiel 3: Maßhaltigkeitsprüfung der Vakuumkammer
Die Qualität der Vakuumkammer hängt stark von der Leistung der Halbleiterbauelemente ab. Undichtigkeiten (Vakuumlecks), durch die Luft durch Lücken in der Vakuumkammer eindringen kann, und Entgasungen, die durch schlechtes Verbinden oder andere Ursachen verursacht werden, müssen verhindert werden, da diese Faktoren defekte Halbleiterbauteile zur Folge haben können. Der Einsatz eines Lasertrackers zur genauen Messung der Formen und Abmessungen vor und nach der Montage kann die Qualität erheblich verbessern.
Anwendungsbeispiele für Lasertracker:
Beispiel 1: Großes Ventil
Bei einem großen Ventil kann der Lasertracker den Abstand zwischen der Mitte und dem Rand sowie den Schnittpunkt messen. Ventile haben außerdem Löcher, die mit Ebenheitsfunktion gemessen werden können.
Beispiel 2: Wärmetauscher
Bei einem Wärmetauscher kann die Ebenheitsfunktion des Lasermessgeräts verwendet werden, um die Ebenheit zu messen.
Beispiel 3: Werkzeugmaschinenkomponente (Säule)
Bei einer Säule für eine Werkzeugmaschinenkomponente wird die Ebenheitsfunktion des Lasertrackers häufig zur Messung der Ebenheit oder Parallelität verwendet.
Beispiel 4: Brückenkomponenten
Bei einer Brückenkomponente kann der Lasertracker die Oberseite mit der Ebenheitsfunktion messen. Wenn es Mitten gibt, kann der Lasertracker die Funktion „Mitte des Rechtecks“ oder die Funktion „Kreismittelpunkt“ verwenden.
FAQs zu Lasertrackern
Wie funktionieren Lasertracker?
Ein Lasertracker sendet einen Laserstrahl auf ein retroreflektierendes Messobjekt, häufig ein sphärisch montierter Retroreflektor (SMR), der auf dem zu vermessenden Objekt platziert wird. Das Laserlicht wird vom SMR reflektiert. Beim Wiedereintritt in den Tracker berechnet ein Entfernungsmesser im Inneren die genaue Entfernung zwischen Tracker und Retroreflektor. Die erfassten Koordinatendaten werden dann an die Messsoftware übertragen, die die X-, Y- und Z-Koordinaten für den gemessenen Punkt ermittelt, um dimensionale Messungen wie Linien, Durchmesser, Winkel usw. zu konstruieren. Die Modellreihe WM von KEYENCE ist eine neue Art Lasertracker, mit dem große Teile nur mit Infrarotlicht gemessen werden können.
Wie genau ist die Lasertracker-Messung?
Lasertracker haben das Potenzial, in der Y-Achse äußerst genau zu sein. Sie sind zwar immer noch genau, aber aufgrund der von den Lasertrackern verwendeten Technologie ist die Genauigkeit der Lasertrackers auf den X- und Z-Achsen geringer. Bei den 3D-Koordinatenmessgeräten von KEYENCE ist es genau umgekehrt: Sie sind auf den X- und Z-Achsen genauer und auf der Y-Achse weniger genau.
Wie groß ist die Reichweite eines Lasertrackers?
Lasertracker können eine erhebliche Reichweite haben. Lasertracker sind ideal geeignet für die Messung der Länge großer Teile. Sie eignen sich zum Beispiel hervorragend für Teile in der Bau-, Luft- und Raumfahrt- und Schiffsindustrie. Die Modellreihe WM von KEYENCE ist außerdem ideal geeignet für Teile im Bereich von bis zu 25 m. Für die meisten Unternehmen ist ein Lasertracker für diese Art von Anwendung zu viel des Guten. Die Modellreihe WM kann größere Teile mit einer Breite von bis zu 25 m in nur einer Einrichtung aufnehmen. Die Modellreihe WM wurde entwickelt, um eine Lücke zu schließen, in der Teile zu groß oder unhandlich für herkömmliche 3D-Koordinatenmessgeräte sind, die eine schnelle oder komplexe Prüfung benötigen, und Teile, die kleiner als für Lasertracker erforderlich sind. Das WM zeichnet sich durch genaue Messungen, einfache Bedienung und entfallende Aufwärmzeit aus. Dies ist im Vergleich zu anderen Produkten einzigartig.
Welche Arten von Messtaster-Spitzen kann ein 3D-Koordinatenmessgerät verwenden?
Die 3D-Koordinatenmessgeräte von KEYENCE verwenden kugelförmige (oder halbkugelförmige) Messtaster-Spitzen mit M5-Gewinde. Aufgrund der verwendeten Technologie muss der Teil der Spitze, der das Merkmal berührt, sphärisch abgerundet sein, aber jede beliebige Messtaster-Spitze dieser Art kann mit den 3D-Koordinatenmessgeräten von KEYENCE verwendet werden.
Wo kann ein Weitbereich-3D-Koordinatenmessgerät eingesetzt werden?
Die 3D-Koordinatenmessgeräte von KEYENCE sind tragbar, sodass sie überall eingesetzt werden können. Idealerweise sollten sie in Umgebungen mit 10-35 Grad Celsius und 20-80% relativer Luftfeuchtigkeit verwendet werden. Obwohl unsere Systeme fast ausschließlich in der Produktionsstätte oder in einem Qualitätslabor eingesetzt werden, haben wir unsere Systeme auch erfolgreich im Freien eingesetzt, obwohl dies nicht ihr traditioneller Einsatzbereich ist.
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Die Mobilen 3D-Koordinatenmessgeräte der Modellreihe WM können die Abmessungen und Formen von Produkten problemlos messen. Abmessungen können mit dem Messtaster und Formen mit dem Laser-Scanner gemessen werden. Die kabellosen Messtaster sorgen für einen uneingeschränkten Einsatz und ermöglichen so eine einfache Messung über einen großen Bereich. Da keine Vorbereitung wie Sprühen oder Kleben von Referenzpunkten erforderlich ist, kann das Scannen schnell und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.