Korrelationsfreies Messen bringt Effizienzschub

Mit dem korrelationsfreien Messen präsentiert Zeiss eine Neuentwicklung, die es der Automobilindustrie ermöglicht, noch effizienter zu messen und zu fertigen. Damit kommt sie auch der Fabrik der Zukunft einen weiteren Schritt näher. „Das korrelationsfreie Messen wird die Inline-Messtechnik und letztlich auch die Fertigungswelt so nachhaltig verändern, dass wir im Zusammenhang mit dieser Lösung bereits von einem Game Change sprechen“, meint Dr. Kai-Udo Modrich, Geschäftsführer Carl Zeiss Automated Inspection.


Bild 1 Das korrelationsfreie Messen in der Inline-Messtechnik ermöglicht Autobauern, effizienter zu messen und zu fertigen.

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Das korrelationsfreie Messen in der Inline-Messtechnik ermöglicht Autobauern, effizienter zu messen und zu fertigen.

Zeiss entwickelte das korrelationsfreie Messen, um direkt in der Produktionslinie bereits für das erste Bauteil die notwendige Sicherheit über die Maßhaltigkeit zu erhalten. Das bedeutet, dass mit dem System Unternehmen darauf verzichten können, in regelmäßigen Abständen ihre Karosserieteile auf einem Koordinatenmessgerät (KMG) nachzumessen und die erkannten Abweichungen zwischen Inline und KMG als Korrekturwerte auf die Inline-Messanlagen zu übertragen. „Das korrelationsfreie Messen wird die Inline-Messtechnik auf ein ganz neues Fundament stellen und für einen Effizienzschub in der Fertigung sorgen“, sagt Dr. Kai-Udo Modrich. Um zu verstehen, welche Vorteile die Automobilindustrie durch den Einsatz dieser Neuentwicklung generieren, hilft der folgende kurze Exkurs in die Welt der Inline-Messtechnik.

Maßhalten – das A und O in der Fertigung

Angesichts ihrer hohen Qualitätsstandards überwachen Automobilbauer auf der ganzen Welt ihre Produktion mit Inline-Messanlagen. Diese detektieren im Fertigungstakt des Karosseriebaus geometrische Abweichungen vorab definierter Merkmale zu 100 %. Wie schnell und wie präzise die Geometriemerkmale geprüft werden, hängt vor allem von den eingesetzten optischen Sensoren ab. So erzeugt etwa der 3D-Sensor „Zeiss AIMax cloud“ mittels Streifenprojektion eine Punktewolke in Bruchteilen einer Sekunde. Durch das Erfassen dichter Punktewolken können mit Zeiss AIMax cloud gleich mehrere Merkmale mit nur einer Aufnahme und zudem selbst kleinste Merkmale exakt und auf ganz unterschiedlichen Oberflächen gemessen werden. Doch auch dieser herausragende Sensor wird – wie bei allen Inline-Anlagen üblich – mit einem Roboterarm flexibel an die entsprechenden Merkmale der einzelnen Karosserieteile herangeführt. Ein Vorgehen, das die Präzision des gesamten Messsystems ohne Gegensteuerung beeinflusst. Die aktive Kompensation der Roboterausdehnung durch Eigenerwärmung und sich verändernder Umgebungstemperatur mit Hilfe der Referenzierung an Artefakten führt bei herkömmlichen Inline-Messystemen zu einer verlässlichen Wiederholgenauigkeit. Die für den messtechnischen Einsatz von Robotern geringe Absolut-Genauigkeit erforderte, dass die ermittelten Messwerte durch Vergleichsmessung mit Koordinatenmessgeräten offsettiert werden, und die Korrelation mit Hilfe von Mehrfachmessungen überprüft wird. Diese zusätzliche Auslastung der KMG im Messraum sowie der erforderliche Zeitaufwand stellen in der Automobilindustrie ein Problem dar und werden durch die Neuentwicklung des korrelationsfreien Messens künftig entfallen.

Sicherheit ab dem ersten Teil

Deshalb entwickelte Zeiss das korrelationsfreie Messen, das in der Linie bereits für das erste Bauteil die notwendige Sicherheit über die Maßhaltigkeit liefert; ein System, das die Abweichung der Roboter von ihrer vorgegebenen Position – bedingt beispielsweise durch die oben beschriebenen Temperatureinflüsse – über Standardkameras detektiert. Diese werden oberhalb der Inlinezelle installiert und können so problemlos jede Bewegung des Zeiss AIMax cloud Sensors verfolgen. Damit das System die absolute Position der Sensoren im Raum bestimmen kann, befinden sich Marker auf den Roboterarmen und auf dem Boden der Inlinezelle. Aufgrund dieser Informationen und vor allem dank intelligenter Algorithmen erkennt die von Zeiss entwickelte Software Abweichungen vom Normzustand und rechnet diesen sofort heraus.
Mit dem System können Unternehmen folglich darauf verzichten, in regelmäßigen Abständen ihre Karosserieteile auf einem KMG nachzumessen und die erkannten Abweichungen zwischen Inline und KMG als Korrekturwerte auf die Inline-Messanlagen zu übertragen. „Sie haben jetzt ab dem ersten Teil bereits die Sicherheit, dass die gemessenen Werte stimmen“, beschreibt Modrich den Vorteil. Viele Kundengespräche haben bestätigt, dass Autobauer „auf diese Entwicklung sehnsüchtig gewartet haben.“
Die Vorteile liegen auf der Hand: „Sie beschleunigen die Anlaufzeiten der Fertigung neuer Modelle deutlich und erreichen schneller die Kammlinie. Das ist bares Geld.“ Da das System bereits ab dem ersten Teil verlässliche Daten liefert, sei jetzt die Basis vorhanden, um einen Prozessregelkreis zwischen der Inline-Messstation und beispielsweise dem Schweißroboter zu implementieren.

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