Worauf Sie bei der Messung von Blechteilen achten sollten

Jede Art von Teil bringt seine eigenen Herausforderungen bei der Prüfung mit sich. Dies gilt besonders für Blechteile, die aus mehreren Elementen bestehen, jedes mit unterschiedlichen Toleranzen für Position und Abmessungen sowie variablen Dicken und Größen. Die Prüfung dieser Merkmale kann von Natur aus arbeitsintensiv sein, unabhängig von der eingesetzten Messtechnik.

Die dünnen Kanten und die Flexibilität des Materials, seine komplexen Geometrien mit komplizierten Biegungen und gestanzten Löchern sowie die Größe von Komponenten wie etwa Karosserieteilen von Autos erhöhen diese Komplexität allesamt noch zusätzlich. Diese Herausforderungen werden zusätzlich durch bei den Fertigungsprozessen wie etwa Stanzen und Biegen eingebrachten Variationen verstärkt.

Dieser Artikel beschreibt die wichtigsten Faktoren, die Anwender – je nach eingesetzter Technik, wie etwa kontaktfreie Koordinatenmessgeräte (CMM), Prüfvorrichtungen, Grauwertelemente oder 3D-Scanner – bei der Prüfung von Blech berücksichtigen müssen.

Auf was bei der Messung von Blechteilen mit der CMM zu achten ist

Schnell und wiederholbar, aber...

Prüfvorrichtungen erlauben schnelle, wiederholbare und benutzerfreundliche Prüfungen, weshalb sie ideal für die Massenproduktion geeignet sind. Sie gewährleisten eine konsequente Qualitätskontrolle dank OK/NOK-Verifizierung mit minimalem Schulungsbedarf. Die Anwender können das Teil einfach in die Vorrichtung einsetzen und auf Abweichungen kontrollieren, sodass die Prüfungen optimiert werden, ohne dass hierfür komplexe Geräte oder Software nötig sind.

Nicht vielseitig

Prüfvorrichtungen werden für spezielle Teile entworfen, weshalb jede neue Blechkonstruktion eine neue Vorrichtung benötigt. Dieser Mangel an Vielseitigkeit erhöht den Zeitaufwand und die Kosten von Produktwechseln, da die Vorrichtung bei jeder Modifikation eines Teils nutzlos wird oder aktualisiert werden muss.

Teuer zu konstruieren, zu lagern und zu warten

Vorrichtungen können im Laufe der Zeit verschleißen, was zu ungenauen Prüfungen führen kann, wenn sie nicht korrekt gewartet oder kalibriert werden. Ihre sperrige Form verursacht zudem wesentliche Lagerkosten. Zusätzlich sind das Design und die Fertigung spezieller Vorrichtungen teuer, insbesondere für kurze Produktionsläufe, sodass sie weniger kosteneffizient sind, wenn häufige Designänderungen zu erwarten sind.

Prüfvorrichtungen sind daher hochgradig effektiv für die Massenproduktion, wenn keine Designänderungen erwartet werden. Fachkräfte in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie würden jedoch von einer Lösung profitieren, die genauso schnell und wiederholbar ist, aber gleichzeitig eine größere Vielseitigkeit bei Designänderungen bietet. Mit diesem Verfahren können Einsparungen bei der Erstinvestition, der Wartung und den Lagerkosten erzielt werden.

Auf was Sie achten sollten, wenn Sie die Blechqualität mithilfe von Grauwertelementen prüfen

Präzise, wenn

Die Anwender müssen verschiedene Erfassungs- und Prüfparameter korrekt anpassen, wie etwa Kamerawinkel, Anpassungsbereiche und Belichtungszeit. Diese Einstellungen stellen sicher, dass die Bilder über optimalen Kontrast und Klarheit verfügen, um Unterschiede der Oberflächentextur hervorzuheben und mögliche Mängel zu erkennen. Da jedoch selbst kleinste Abweichungen zu ungenauen Messungen führen können, besteht eine hohe Abhängigkeit der gesamten Methode von den Fähigkeiten des Anwenders und seiner Erfahrung beim Umgang mit diesen Einstellungen.

Langsamer und komplizierter Workflow

Der Prüfprozess wird komplex, wenn Fotogrammetrie eingesetzt wird, da diese Methode eine große Anzahl von Bildern aus verschiedenen Winkeln erzeugt. In Kombination mit der Tatsache, dass mehrere Parameter fein abgestimmt werden müssen, verlangsamt dies den Workflow deutlich. Der Zeitaufwand sowohl für die Einrichtung als auch die Datenerfassung erhöht sich, da jede Aufnahme eine präzise Kalibrierung und Ausrichtung erfordert.

Empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen

Die bildbasierte Prüfmethode funktioniert optimal unter Bedingungen mit kontrollierter Beleuchtung. Selbst kleinste Abweichungen des Umgebungslichts, der Farbe des Teils oder des Hintergrunds können den Kontrast (oder die Grauwerte) verändern, wodurch das Erscheinungsbild des Teils in der Umgebung beeinflusst wird. Diese Inkonsistenzen können die Bilderfassung stören, möglicherweise die Verteilung der Graustufen verzerren und die Erkennung von Mängeln beeinträchtigen.

Grauwertelemente liefern daher nur unter Bedingungen mit kontrollierter Beleuchtung eine detaillierte Analyse von Blechteilen und erfordern eine stabile Beleuchtung und Hintergründe für genaue Ergebnisse – allesamt in einer Fertigungsumgebung schwer sicherzustellen. Und selbst dann hängt ihre Wirksamkeit von präzisen Parametereinstellungen ab, was den Prozess komplex und hochgradig vom Anwender abhängig macht. Bei der Optimierung der Prüfung von Blechteilen würden die Automobil- und die Luft- und Raumfahrtindustrie möglicherweise stärker von einer Lösung profitieren, die sowohl vom Anwender als auch der Umgebung unabhängig funktioniert.

Was Sie über die kantenbasierte Merkmalsextraktion beim Scannen von Blechteilen wissen sollten

Empfindlich gegenüber Netzstruktur und Auflösung

Diese Technik ist empfindlich gegenüber der Netzstruktur und der Auflösung, da sie sich auf die Genauigkeit und Dichte der 3D-Scandaten stützt, um Kanten und geometrische Körper wirksam zu extrahieren. Ein Scan mit niedriger Auflösung produziert ein grobes Netz, sodass die Kanten gezackt oder unvollständig erscheinen und die Extraktion präziser Linien und Kurven erschwert wird. Gleichermaßen können Kanten fragmentiert oder ungleichmäßig erscheinen, wenn das Netz nicht richtig strukturiert ist, was sich negativ auf die Merkmalsextraktion auswirkt.

Langsam mit hoher Auflösung

Die Genauigkeit der Merkmalsextraktion kann durch die Erhöhung der Auflösung verbessert werden, um so kleinste Details zu erfassen. Ein dichteres Netz liefert glattere, kontinuierlichere Kanten, verlangsamt jedoch auch den Scanvorgang, wodurch die Effizienz der Prüfung reduziert wird. Dieser Kompromiss macht das hochauflösende Scannen für Prüfungen mit hohem Durchsatz unzweckmäßig, wie etwa solche, die für Blechteile erforderlich sind.

Ergebnisse zu stark abhängig vom Anwender und den Parametern

Wenn die Ergebnisse von den Auflösungseinstellungen und Extraktionsparametern abhängen, ist es leichter, die Zuverlässigkeit von Daten und Geräten anzuzweifeln, als mögliche Mängel in der Fertigung zu beheben. Dieses Problem ist besonders kritisch bei komplexen Blechteilen, die eine genaue Datenerfassung und eingehende Analysen erfordern. Gleichermaßen können verschiedene Anwender je nach ihrer Einschätzung, Erfahrung und Parameterauswahl unterschiedliche Ergebnisse erhalten, was zu zusätzlicher Variabilität führt.

Die Qualitätsabteilungen müssen daher Unklarheiten und Schwankungen beseitigen, die sich aus den Geräten oder den Messverfahren ergeben. Auch hier gilt: Fachkräfte in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie benötigen eine zuverlässige Prüflösung, die von der Netzstruktur und der Scanauflösung unabhängig ist und nicht durch die Umgebungsbedingungen oder die Fähigkeiten des Anwenders beeinflusst wird.

Das ideale Verfahren für die Prüfung von Blechteilen

Gibt es denn eine ideale Methode für die Prüfung von Blechteilen, wenn für jede Prüftechnik eigene Herausforderungen bestehen? Das Creaform-Team hat sich gemeinsam mit großen Automobilherstellern entschlossen, genau dieses Thema anzugehen.

Anwenderunabhängig für optimierte Genauigkeit

Es entwickelte eine neue Prüflösung für Blech, die 2D-Körper erfassen kann, ohne auf die Fähigkeit des Anwenders zur Anpassung komplexer Parameter angewiesen zu sein oder die Netzstruktur oder Scanauflösung berücksichtigen zu müssen.

Ein Verfahren, das visuelle Indikatoren nutzt, um eine optimale Erfassung und eine intuitive Validierung der Daten zu gewährleisten und so sicherzustellen, dass alle für eine genaue Prüfung erforderlichen Informationen erfasst werden.

Eine 3D-Scanlösung mit einer einfachen, intuitiven Benutzeroberfläche, die den Benutzer schrittweise durch den Prozess führt, sodass weniger Parameter während der Erfassung angepasst werden müssen, der Einfluss des Anwenders auf die Variabilität der Messung minimiert und eine herausragende Genauigkeit unter allen Umständen sichergestellt wird.