Einer unserer Kunden misst und klassifiziert eine Reihe von Scheiben unterschiedlichster Materialdicken und -geometrien während des Montageprozesses. Er setzt derzeit zwei pneumatisch angetriebene Taster und individuell konstruierte Vorrichtungen ein. Die Reaktionszeit der Taster ist ziemlich langsam, die mechanische Vorrichtung ist unflexibel und recht teuer, da sie für jede Scheibentyp angepasst werden muss. Wiederholbarkeit und Genauigkeit sind mehr als nur ausreichend bei der aktuellen Lösung. Die eingesetzten induktiven Taster haben 0,0002 mm Auflösung. In der Vergangenheit wurden einige der Taster von den Bedienern beschädigt - ein Design Review sollte jegliche Möglichkeit einer Beschädigung der Taster vermeiden, da bereits eine Stunde Störung in der Produktionslinie die Kosten der gesamten Anlage übersteigen kann.

Der Laser, der für diese Machbarkeitsstudie getestet wurde, ist ein 2D-Laser von Micro-Epsilon. Der Laser hat einen Messbereich von 20 mm in Z und 20 mm in X mit einer Auflösung von 0,002 mm. Der Laser und seine Schnittstelle sind schnell. Wir konnten über die gut dokumentierte Ethernet-Schnittstelle, eine vollständige Matrix von X / Z-Werten bei 300 Hz erfassen. Dies ist mehr als ausreichend, um das Werkstück zu lokalisieren und seine Ruheposition zu überprüfen. Wir entschieden den Laser über dem Werkstück zu positionieren auf einem schmalen, leicht erhöhten Grat zu befestigen. Der Grat, ein Zylinderstift, war hoch genug um das Werkstück von der Oberfläche der Vorrichtung anzuheben, selbst wenn die Scheibe leicht abgeschrägt war. Die Scheibe, auf diesem leicht erhöhten Grat ruhend, lag nicht exakt parallel zur Oberfläche der Vorrichtung. Wir mussten diese Position und die Positionsebene ermitteln und die Materialstärkenmessung dann entsprechend korrigieren.

Minimaler Einfluss durch Änderungen in der Oberflächenqualität

Wir erwarten negative Einflüsse durch Schwankungen in der Oberflächenqualität (Schleifmuster, Flecken und Verfärbungen) aber diese waren minimal, da die Oberflächen nicht den gesamten Bereich von "Spiegel-Qualität" über trüb bis zu stumpf abdeckten.

Laser Scan des Stifts

Wir ermittelten die Referenzpunkte in Bezug zum Stift und der Basis der Vorrichtung (Position in X mit Hilfe des Stifts und der Höhe, in Z mit Hilfe der Basis der Vorrichtung). Wir hätten auch einen Einstellmeister verwenden können. Die Position der Scheibe konnte einfach mit dem Laser festgestellt werden, der senkrecht zum Stift positioniert war. Falls die Scheibe verbogen war, hatte der gemessene Scan einen Gradienten, jedoch wurde der Abstand zwischen Stift und Scheibe aufgenommen und kompensierte die Abweichung entsprechend. Gradienten oberhalb einer vorgegebenen Grenze könnten durch eine Plausibilitätsprüfung ausgeschlossen werden.

Die Wiederholbarkeit des Setups wurde getestet indem dieselbe Scheibe 25 Mal gemessen wurde und alle Rohwerte und berechneten Werte erfasst wurden. Wir verwendeten einen linearen Regressionsalgorithmus, um die genaue Position der obersten Fläche der Scheibe zu berechnen. Wir subtrahierten die Höhe des Stifts unter Berücksichtigung seiner Position. Die aufgezeichneten maximalen und minimalen Abweichungen von der Dicke der Scheibe betrugen 0,002 mm und -0.001 mm vom Mittelwert - ein respektables Ergebnis, wenn man die enorme Steigerung an Flexibilität und Schnelligkeit berücksichtigt. Der Mittelwert unterschied sich nur um 0,002 mm von einem Wert, der mit einem Mikrometer gemessen wurde.

Schnelligkeit und Flexibilität der Laser-Anwendung

Die Geschwindigkeit ist wahrscheinlich die größte Verbesserung, da die Vorrichtung kontinuierlich misst. Jedoch muss noch eine Lösung gefunden werden um sicherstellen zu können, dass die Messung erfasst wird auch wenn der Bediener das Werkstück loslässt. Ein pneumatischer Taster hat eine Messkraft von etwa 100 Gramm. Ein Laser hat keine solche Kraft und jeder Kontakt zwischen dem Betreiber und dem Teil wird einen Einfluss auf die Messung haben.

Der 20 mm x 20 mm große Scanbereich verfügte über einen Messbereich, der alle zur Verfügung gestellten Scheibentypen abdecken konnte.