3D-Infrarot-Scanner
vereinfacht die Qualitätssicherung

Im Gegensatz zu konventionellen Produkten digitalisiert der 3D-Scanner der Aimess Services GmbH mit Sitz in Burg transparente, spiegelnde und schwarze Oberflächen ohne Vorbehandlung des Objekts. Dadurch ist es erstmals möglich, derartige Objekte im Produktionstakt zu scannen. Auch die Digitalisierung einzelner Objekte (zum Beispiel bei Stichproben) lässt sich effizienter gestalten: Wo kein Einsprühen des Messobjekts notwendig ist, da folgt kein langwieriges Säubern.

Alle handelsüblichen optischen Messsysteme im Bereich der dimensionalen Messtechnik basieren auf der Reflektion elektromagnetischer Strahlung an der Materialoberfläche. Typischerweise wird Licht (oder auch ein Laser) von einer Quelle emittiert, von der Oberfläche reflektiert und von einem Sensor detektiert. Dies ist die Basis aller derzeit in der Praxis eingesetzten Verfahren, sei es die Pulslaufzeitmessung, das Phasenvergleichsverfahren oder das Triangulationsprinzip (inklusive Streifenprojektion).

An dieser Stelle setzt das neuartige,von Aimess entwickelte Messsystem an. Der 3D-Infrarot-Scanner digitalisiert Objekte mit transparenten, spiegelnden und schwarzen Oberflächen ohne Oberflächenvorbehandlung. Das Einsprühen und Säubern der Messobjekte entfällt. Das Messprinzip erweitert damit die Möglichkeiten bisheriger Systeme, die nach dem Prinzip der Streifenprojektion arbeiten, beträchtlich.

Funktionsprinzip

Das System strahlt mit einem aufgeweiteten Laserstrahl auf die Objektoberfläche und erwärmt diese in einem Streifenmuster um wenige zehntel Grad Kelvin gegenüber der Bauteiltemperatur. Die vom Bauteil absorbierte Wärmeenergie wird wieder abgestrahlt. Durch einen Hochgeschwindigkeits-Infrarotdetektor werden die Muster auf der Bauteiloberfläche erfasst. Daraus werden 3D-Punktwolken beziehungsweise als Endergebnis Meshdaten (Gitternetzform) erstellt. Die Datenverarbeitung erfolgt in einem von Aimess entwickelten Softwarepaket. Alternativ können die Scan-Daten an ein Standardprogramm zur Punktwolkenverarbeitung übergeben werden. Durch das innovative Messverfahren spielt die Reflektivität des Materials keine Rolle mehr. Ebenso wenig beeinflussen das Umgebungslicht oder die Umgebungstemperatur das Messergebnis. Die Technik lässt sich dadurch problemlos im Produktionsumfeld einsetzen.

Anwendungsbeispiel

Die Integration der Scheinwerfer in das Frontend-Modul des Fahrzeugs ist ein kritischer Schritt im Fertigungsprozess. Die Scheinwerfer müssen exakt in der komplexen Montageeinheit positioniert werden. Die Position der montierten Scheinwerfer an den Anlagepunkten des Blechteils kann inline jedoch nicht ausreichend überprüft werden. Bislang war kein optisches Messsystem in der Lage, die „durchsichtigen“ Frontscheinwerfer im Fertigungstakt flächenhaft zu digitalisieren.

Durch den Einsatz des Aimess-Scansystems lassen sich die montierten Scheinwerfer nun erstmalig inline automatisiert messen. Das auf einen Messroboter montierte System scannt die eingebauten Scheinwerfer und prüft ihre Position im Fahrzeugkoordinatensystem. Das Messergebnis liegt in 60 Sekunden vor.

Im Rahmen einer Kooperation mit einem deutschen Automobilhersteller wird das System zurzeit geprüft. Das Scannen von CFK-Bauteilen ist eines der zentralen Themen. Auch aus anderen Industriebereichen liegen Aimess bereits Anfragen vor. Dabei geht es beispielsweise um die 3D-Erfassung von LEDs beziehungsweise um die Digitalisierung von Handy-Schalen und -Displays. Als weiterer Meilenstein eröffnet sich die Anwendung der Infrarotthermographie. Diese ermöglicht die Erfassung von eingeschlossen, metallischen Bauteilen innerhalb von Kohlefaserverbundstoffen. Hierdurch können zum Beispiel die Positionierung und der Soll/Ist-Zustand geprüft werden. Weiterhin ergibt sich die Möglichkeit, gezielt nach Lufteinschlüssen zu suchen und die angestrebte Qualität für die Industrien zu sichern.