Einführung
Die Fertigung beruht auf Messungen. "Was man nicht messen kann, kann man auch nicht verbessern" - das gilt besonders für die Fertigung. In der modernen Industrie sind Messsysteme für die Konstruktion und den Bau von Maschinenteilen unerlässlich. Es gibt zwei Kategorien von Messsystemen: berührende und berührungslose.
Berührende Messsysteme verwenden physische Taster, um ein Objekt zu analysieren. KMGs sind die fortschrittlichsten berührenden Messgeräte. Sie können eine perfekte 3D-Geometrie berechnen. Berührungslose Messsysteme verwenden jedoch eine andere Technik. Sie messen die Abmessungen eines Objekts, ohne es direkt zu berühren. Sie verwenden Laser-, Foto- oder elektrische Verfahren zur Berechnung des linearen Abstands.
In diesem Leitfaden stellen wir Ihnen sowohl berührende als auch berührungslose Messsysteme vor. Sie erfahren etwas über ihre Vor- und Nachteile. Am Ende werden Sie wissen, wie Sie das ideale Messgerät auswählen können.
Kontakt Messsysteme
Definition und Arbeitsprinzip
Berührende Messsysteme messen physisch den Abstand zu einem Objekt. Messwerkzeuge sind taktile Taster, Messschieber, Skalen oder Mikrometer. Sie benötigen Kontakt mit dem Objekt, um die Messung durchzuführen. Das Funktionsprinzip kann je nach Gerätetyp unterschiedlich sein. Bei den meisten berührenden Messsystemen wird die Messung mit einem physischen Taster durchgeführt.
Typen
Kontaktmesssysteme arbeiten nach verschiedenen Prinzipien. Dazu gehören lineare Verschiebung, Spannungsschwankungen, 3D-Profilierung und Näherungsmessung. Lassen Sie uns die verschiedenen Arten von berührenden Messsystemen besprechen:
Messschieber und Bügelmessschrauben sind einfache mechanische Werkzeuge zur Messung eindimensionaler Abstände. Sie bieten eine Genauigkeit von bis zu 0,01 mm. Sie sind zuverlässige und robuste Werkzeuge der konventionellen Metrologie.
LVDT und String-Potentiometer sind elektrische Messgeräte. Die Stromschwankung im Stromkreis misst den Abstand.
Koordinatenmessmaschinen (KMG) sind die fortschrittlichsten Formen von berührenden Messsystemen. Sie haben physische Taster, die ein Objekt berühren und eine 3D-Abbildung erstellen.
Vorteile
Berührende Messgeräte gibt es schon seit langem. Sie sind zuverlässige Messgeräte für wissenschaftliche und industrielle Prüfungen. In den letzten Jahren haben KMGs mit hochpräzisen 3D-Messungen die Dimensionsprofilierung revolutioniert. Sie können eine Einzelpunkt-Wiederholgenauigkeit von bis zu 0,3 Mikrometer erreichen.
Kontaktbasierte Messgeräte bieten hohe Genauigkeit, Vielseitigkeit und Präzision. Schmutzige Umgebungen, schwache Beleuchtung oder dichte Materialien sind für sie kein Hindernis. Sie messen Profile wie Risse, Konturen, Innendurchmesser und Löcher.
Benachteiligungen
Ein Bereich, in dem die berührungsgestützte Messung nicht ausreicht, ist die Messgeschwindigkeit. Kontaktmesssysteme werden manuell bedient und sind zeitaufwändig. Sie sind für hohe Abtastraten und Vibrationsfrequenzen ungeeignet.
Kontaktmesssysteme üben einen geringen Druck auf die Oberfläche des Objekts aus. Eine äußere Kraft kann bei verformbaren Materialien wie Kunststoffformen oder Ton problematisch sein. Sie können nur physikalische Eigenschaften wie Rauheit und Abmessungen messen. Sie können keine Merkmale wie Temperatur, Farbprofil oder chemische Zusammensetzung messen.
Berührungslose Messsysteme
Definition und Arbeitsprinzip
Berührungslose Messsysteme messen die physikalischen Eigenschaften eines Objekts ohne direkten Kontakt. Sie können Abmessungen, Geometrie, Temperatur, Farbe oder Rauheit messen. Diese Geräte verwenden optische Technologien wie Laser und strukturiertes Licht. Sie können auch elektrische Techniken wie Kapazitätsmessung und Faseroptik verwenden. Einige fortschrittliche Geräte verwenden auch CT-Scanner. Sie nutzen diese Methoden zur Analyse von Objekten aus der Ferne. VMMs sind ein Beispiel für berührungslose Messsysteme. Sie erhalten die Daten über einen optischen Sensor und eine Kamera. Eine Computersoftware rekonstruiert die Oberfläche des Objekts anhand eines Punktwolkendiagramms.
Typen
Es gibt verschiedene Arten von berührungslosen Messgeräten, die auf ihrer Messtechnik basieren. Lassen Sie uns die wichtigsten Typen besprechen:
VMMs (Vision Measuring Machines) erfassen das Bild eines Objekts mit einer Kamera. Eine Computersoftware prüft das Bild und erstellt ein 3D-Modell des Objekts. Dabei wird eine Technik verwendet, die als Punktwolkenerzeugung bekannt ist. Strukturierte Licht-Scanner, Laser-Triangulations-Scanner und Photogrammetrie-Scanner sind Arten von VMMs.
Kapazitätssensoren messen den Abstand zwischen zwei Punkten in Abhängigkeit von der Kapazität zwischen ihnen. Sie sind in der Lage, hochauflösende Messungen zu liefern. Sie messen Abstände in Halbleiterwafern. Die Elektronikindustrie verwendet diese Art von Sensoren.
Faseroptische Sensoren messen physikalische Eigenschaften in Umgebungen mit elektromagnetischen Störungen. Sie sind hervorragend geeignet, um bei Hochfrequenzanwendungen präzise Messwerte zu liefern. Sie sind für Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Glasmaterialien geeignet.
Vorteile
Berührungslose Messsysteme unterbrechen die Bewegung eines Objekts nicht. Sie üben keinen Druck auf das Messobjekt aus und eignen sich daher für die Analyse von beweglichen, empfindlichen oder verformbaren Teilen. Sie können auch Temperatur, Rauheit, Textur, Rauheit, Farbe und chemische Zusammensetzung messen.
Sie arbeiten gut mit Simulationssoftware und geografischen Karten. Sie sind ideal für schnelle Probenahmen, die große Datensätze benötigen. Ein solches Beispiel ist der LiDAR-Entfernungsmesser. Er kann die Geometrie eines großen Gebiets durch wiederholte Scanpunktmessungen nachbilden.
Benachteiligungen
Berührungslose Messsysteme liefern weniger genaue Messungen als berührende Messsysteme. Der Abstand zwischen ihnen wird jedoch durch technologische Innovationen immer kleiner.
Diese Geräte werden auch durch Umweltfaktoren beeinflusst. So sind beispielsweise dunkle Umgebungen für visuelle Messgeräte ungeeignet. Glänzende, kontrastarme Werkstücke sind ebenfalls schwierig zu messen. Berührungslose Messsysteme funktionieren in unsauberen Umgebungen nicht gut.
Kontakt oder berührungslos?
Sowohl berührende als auch berührungslose Messsysteme haben ihre Vor- und Nachteile. Berührende Messgeräte sind für die Analyse von Teilen normaler Größe geeignet. Kisten, Rahmen, Zahnräder, Hebel und Bleche fallen in ihren Anwendungsbereich. Einer der Vorteile von KMGs ist ihre große Tischfläche. Sie ermöglicht die Messung von schweren und großen Teilen. Dank ihrer Vielseitigkeit sind sie für mechanische Werkstätten und Fertigungsbetriebe geeignet. Sie sind die idealen Allzweckmessgeräte.
Wenn wir auf kleine Teile zoomen, sehen wir die Vorzüge von berührungslosen Messsystemen. Mit dem Erreichen kleinerer Teilegrößen steigt der Bedarf an mikroskopischer Prüfung. Berührungslose Maschinen können diese hohe Auflösung dank innovativer Techniken erreichen. Optische Linsen, Stromregelung, Lasertriangulation und Photogrammetrie sind nur einige davon. VMMs können die gesamte Oberfläche des Objekts in einer Punktwolke abbilden. Die Software kann auf diese programmierbare Darstellung zugreifen. Kapazitätssensoren und faseroptische Sensoren haben ebenfalls eine hohe Präzision. Sie können Objekte bis in den Nanometerbereich messen.
Am anderen Ende des Spektrums steht die weiträumige topografische Kartierung. Sie wird in großem Maßstab durchgeführt, z. B. für eine Stadt oder einen Landkreis. Für diese Art von Kartierung wird LiDAR verwendet. LiDAR verwendet Laserstrahlen aus großer Entfernung zur Messung. Die Erdoberfläche wird mit LiDAR profiliert.
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