Automatische optische Messung von Rauheit & Form ohne Bedienereinfluss

Automatisierung ist mehr als die automatische Messung von Oberflächenrauhigkeit und Formparametern. Automatisierung bedeutet einfache Interaktion zwischen Administrator und Maschinenbediener, intuitive Auftragsverwaltung, hohe Messgenauigkeit sowie einfache Kommunikation und Vernetzung mit bestehenden Produktionssystemen einschließlich der Anbindung an ein ERP- und QM-System. Nachfolgend finden Sie einen Überblick über die verfügbaren Automatisierungsmöglichkeiten. Das Spektrum reicht vom "einfachen" automatisierten Messen bis hin zur Realisierung von Smart Manufacturing.

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Die AutomationManager-Software bietet eine Vielzahl von Automatisierungsoptionen:

#1 Automatische Messung von Maß, Lage, Form und Rauheit

Automatisierungs-Interfaces ermöglichen die automatische und benutzerunabhängige Messung und Auswertung von Mikropräzisionsteilen bzw. kleinsten Bauteilmerkmalen auf großen Oberflächen. Die Umsetzung der automatisierten Messung von Formparametern (Abstände, Distanzen, Rundheit, Ebenheit, Formabweichung, Lagebeziehungen…) und Rauheit sowie von Schneidkantenparametern (Radius, Kontur, Winkel...) basiert auf dem Zusammenspiel zwischen einem Administrator, der Messungen definiert und einlernt und einem Bediener, der die Messreihen mittels single-button Lösungen startet. Schon das Einlernen (Teach-in) der Messprogramme ist ausgelegt auf höchste Benutzerfreundlichkeit und lässt sich ohne Programmierkenntnisse in nur wenigen Schritten umsetzen. Das zu messende Bauteil wird mittels drop-down Menü oder Barcode identifiziert, das entsprechende Messprogramm automatisch gestartet. Der Maschinenbediener erhält am Ende der Messung ein Messprotokoll inklusive I.O./N.i.O. Angaben.

Bild: Einlernvorgang, one button Messung, Ergebnis

#2 Digitale Messplanung

Eine CADCAM Anbindung ermöglicht die Definition von Messpunkten, Messrichtungen etc. bereits im CAD Modell des Referenzbauteils. Kippwinkel, Verfahrwege in XYZ sowie Rotationswinkel werden automatisch berechnet und synchronisiert. Eine Simulation ermöglicht die Vorschau über den auszuführenden Messprozess und unterstützt somit eine sichere Messplanung. Die mühsame und zeitintensive Definition von Messpositionen am realen Bauteil wird obsolet. Das ist vor allem dann eine attraktive Lösung, wenn an die 100 und mehr Messposition an Bauteilen mit komplexen Geometrien oder Freiformflächen definiert und eingelernt werden müssen.

Bild: CADCAM Measure Suite Simulation

#3 Erweitertes Datenbankmanagement

Die für ein Bauteil oder einer Bauteilcharge hinterlegten Messprogramme werden per Barcodescanner automatisch erkannt. Jede Messung wird so dem jeweiligen Auftrag zugeordnet. Darüber hinaus lassen sich beliebig erweiterbare Informationen wie Endkunde, Bediener, Fertigungsmaschine etc. über frei editierbare und konfigurierbare Felder hinzufügen. Das ermöglicht u.a. die Erstellung von nutzerspezifischen Reports um bspw. zu prüfen, ob in konstanter Qualität gefertigt wird. Somit ist sichergestellt, dass Abweichungen frühzeitig erkannt und korrigiert werden können.

Bild: Beispiel für Qualitätsdashboards in Echtzeit mit externer CAQ-Software

#4 Anbindung ans unternehmenseigene QM und/oder ERP System

Je nach implementierten Automatisierungsinterface ist das Bruker Alicona-Messsystem bereits an das unternehmenseigene ERP und QM System angebunden. Das bedeutet, dass unsere Messsysteme mittels DMC oder RFID auf die im ERP hinterlegte Nominalwerte, Toleranzen und Messstrategien zugreifen können. Gleichzeitig werden Messergebnisse ins QM-System eingespeist, womit Produktionsmanager Zugriff auf sämtliche Fertigungsdaten ihrer globalen Standorte haben und auf negative wie positive Trends unmittelbar reagieren können. Die Vernetzung von Messdaten, ERP und QM Systemen kann mittelfristig auch die autarke, benutzerunabhängige Erstellung von Messprogrammen ermöglichen.

Bild: Integration des Automatisierungsprozesses

#5 Machine to machine Kommunikation

Moderne Fertigungen, in denen Maschinen und Messtechnik vernetzt sind, sollen im Sinne von Industrie 4.0. die adaptive Produktionsplanung bzw. selbststeuernde Produktion ermöglichen. Das Smart Manufacturing-Produktionskonzept setzt voraus, dass Messtechnik direkt in der Fertigung integriert und Teil einer vernetzten Produktionskette ist. Messsensoren erkennen fehlerhafte Bauteile, diese Information wird automatisch in den Produktionskreislauf eingespeist und die Produktion adaptiert bzw. korrigiert sich automatisch. Industriestandards wie TCP/IP, Modbus TCP oder Remoting schaffen die flexible Einbindung der Messsysteme in bestehende Fertigungssysteme ohne Programmieraufwand. Damit interagieren Messmittel und Produktionsmaschinen vollautomatisch und führen autark eingelernte Mess- bzw. Prüfprogramme durch. Das inkludiert auch Teilprozesse wie das automatische Ein- und Ausspannen von Bauteilen aus einer Produktionsmaschine und die Bestückung des Messsystems mit einem Roboter. Selbst Messen ohne Ausspannen, z.B. direkt in der Werkzeugmaschine ist möglich. Das funktioniert, wenn ein Messsensor mit einem kollaborativen Roboterarm kombiniert ist (vgl. Bruker Alicona Cobots) und der Sensor automatisch zum Werkstück und Werkzeug in einer Werkzeugmaschine manipuliert wird.

#6 Intelligente Algorithmen für die automatische Segmentierung und Klassifizierung

Eine Reihe von Erweiterungsmöglichkeiten zur automatischen Segmentierung und Klassifizierung von Oberflächenmerkmalen ergänzen die Automatisierungsoptionen. Intelligente, selbstlernende Algorithmen sind die Basis eines smarten Verfahrens, um Oberflächen zu charakterisieren, segmentieren, analysieren und klassifizieren. Anschließend werden automatisch relevante Parameter zur Oberflächenbewertung abgeleitet und ausgewertet. Derzeit bietet Bruker Alicona Lösungen zur Analyse der Kornverteilung auf Schleifwerkzeugen sowie zur Beurteilung von sandgestrahlten bzw. laserbearbeiteten Oberflächen.

Bild: Künstliche Intelligenz zur Analyse von Schleifkörnern

Automatisierte optische Messung mit der AutomationManager Software

Die Softwareplattform AutomationManager ermöglicht die automatisierte und benutzerunabhängige Oberflächenmessung und -auswertung von mikropräzisen Bauteilen oder mikrostrukturierten Oberflächendetails auf großen Bauteilen.

Der Prozess basiert auf der Interaktion zwischen einem Administrator, der das Messprogramm definiert, und den Bedienern in der Produktion. Der Bediener startet vorprogrammierte Messungen per Knopfdruck, die Auswahl der zu messenden Bauteile erfolgt über ein Drop-Down-Menü oder einen Barcode-Scanner. Die Messung und Auswertung der Oberflächenrauhigkeit und/oder der Formparameter erfolgt automatisch, der Werker hat keinen Einfluss auf das Messergebnis. Am Ende wird ein I.O/N.iO.-Report erstellt. Modulare Erweiterungsmöglichkeiten in den Bereichen Fehlererkennung und Oberflächenbehandlung durch Schleifen, Kugelstrahlen und Laser vervollständigen die Auswertungsmethoden.