KMT

Geringe messpunkte ==> Formabweichung nicht erkannt

Hohe Messpunkte ==> Formabweichung wird erkannt

• I++ DME (Inspection ++ Dimensional Measuring Equipment)
  ist eine herstellneutrale Schnittstelle zwischen Messgerät und Messsoftware (plug & play)

• Senkrecht Antastung auf der Oberfläche, da hier kein/der geringste Messfehler entsteht. Wird eine Fläche nicht senkrecht angetastet, entsteht auf Grund der Kugelgeometrie ein Messfehler
• Die Geschwindigkeit beeinflusst die Genauigkeit des Ergebnisses
• Langsam, bessere Werte, Geschwindigkeit klein

• Die Wahl des Algorithmus bedingt die Form, die aus den Antastpunkten errechnet wird
• Daher muss der Algorithmus je nach Bedarf gewählt werden
• Je nachdem welcher Auswertealgorithmus verwendet wird ändern sich Mittelpunkt, Durchmesser und Rundheit der Bohrung
  • Gauskreis:                 Berechneter Kreis aus allen Antastpunkten
  • Minimumkreis:        Die innersten Antastpunkte definieren den Kreis
  • Hüllkreis:                    Die äußersten Antastpunkte definieren den Kreis
  • Pferchkreis:              Der Kreis wird als größte Kreis innerhalb aller Antastpunkte definiert

• Gaus Kreis:                wenn kein Funktionsmaß vorliegt (wie z.B.:Paarung Bohrung – Welle)                                        (Idealkreis=Gauß)
• Minimumkreis:       wenn der Mittelpunkt festgehalten werden soll (z.B. für Lagetoleranz,
                                         Ermittlung der Rundheitsabweichung einer Kreiskontur)
• Hüllkreis:                   Messung von Wellen (z.B. größter Durchmesser, ohne bes.                                                             Funktionsanforderungen oder Abstand zweier Kreismittelpunkte)
• Pferchkreis:              Messung von Bohrungen (z.B. kleinster Durchmesser, ohne bes.                                                  Funktionsanforderungen, wenig Formabweichung, Paarungsfähigkeit einer                                    Bohrung mit einer Welle oder Abstand zweier Kreismittelpunkte) Passungen!

• Hängt von den Anforderungen des Konstrukteurs ab (Info aus Zeichnung oder Lastenheft)
• Z.B. bei Fahrzeugherstellern müssen die Ergebnisse sehr genau sein, Infos welches Messverfahren verwendet werden soll finden sich in techn. Zeichnung oder Lastenheft
• Wenn es eine Bohrung für einen Stift ist, z.B. Pferchkreis

• Die Messstrategie muss zur Erfassung der benötigten Informationen geeignet sein
• Alle Prüfer müssen auf die gleiche Art messen um die Messung vergleichbar zu machen
• Allen Beteiligten muss die Messstrategie bekannt sein (Kunde, Lieferant, Hersteller)

-> sogenannte Clearing Points, sind Punkte, die einen Sicherheitsabstand zum Werkstück halten und über welche die Antastrichtung und die Normalenrichtung definiert wird. Von diesen aus wird der PRB (Probing Point) angetastet.

Notwendig um:

• Sinnvolle Antastrichtung/Verfahrweg sicherzustellen (Um Kollisionen zu vermeiden)
• Antastvektor zu definieren (Vor Antastung wird ein CLP gesetzt à Antastvektor wird von Antastpunkt am Werkstück zum CLP gebildet)
• Punktantastung durchzuführen (erforderlich um richtige Entfernung zu messen)
   

Der CLP Punkt bezieht sichsich immer auf den Tastermittelpunkt

Die Bedeutung der Messunsicherheit hat auswirkungen auf die genauigkeit der Fertigung.

Die Messunsicherheit verkeleinert den Übereinstimmungsbereich der zwischen der unteren und der oberen Toleranzgrenze liegt.

Je geringer die Messunsicherheit dest besser kann der Toleranzbereich ausgenutzt werden. Dies senkt die Genauigkeit der Fertigung und somit die Kosten.

Messsystemanalyse-Verfahren: Ist das Messsystem/ - prozess für den Anwendungsfall geeignet?

Zur Überprüfung, ob die verwendeten Messmittel und Messsysteme den Anforderungen an die Messung gerecht werden, wird die Messsystemanalyse eingesetzt. Die Beurteilung von Fertigungsprozessen, Maschinen und laufenden Prozessen basiert auf der statistischen Auswertung von Werten von Merkmalen. Die Werte der Merkmale erhält man von Messsystemen, unter deren Verwendung bestimmte Merkmale gemessen werden. Um fehlerhafte Interpretationen zu vermeiden, müssen die gemessenen Werte den realen Sachverhalt ausreichend sicher wiedergeben. Die MSA belegt, ob die gemessenen Merkmalswerte die Realität in ausreichend sicherem Maße wiedergeben. Hierzu wird überprüft, inwieweit das Messsystem „fähig“ ist.

• MSA Verfahren 1:
  • Beurteilung von neuen oder geänderten Messsystemen vor der ersten Messung
  • Feststellung der Eignung des Geräts für den Anwendungsfall
• MSA Verfahren 2:
  • Beurteilung von neuen oder vorhandenen Messsystemen vor der Annahmeprüfung am endgültigen Aufstellungsort
  • Beurteilung anhand des R&R Kennwertes (Repeatability and Reproducability)
  • Beurteilung des Messsystems unter möglichst realen Bedingungen
    • Am Einsatzort
    • Mit original Messobjekten
    • Von den Prüfern vor Ort durchgeführt
• MSA Verfahren 3:
  • Sonderfall MSA Verfahren 2
  • Verfahren für Messysteme ohne Bedienereinfluss
  • (Bsp.: Koordinatenmessmaschinen, In-Prozess-Messeinrichtungen, voll automatische Messeinrichtungen, Mehrstellenmessgeräte)
  • Bewertung anhand des R&R Kennwertes
• Alternative Verfahren:
  • MSA Verfahren 4 (AIAG)
  • VDA Band 5 Verfahren
  • ISO Verfahren

MSA Verfahren 1

Ziel:

Entscheidung ob eine Messeinrichtung für den vorgesehenen Messzweck geeignet ist. Basis: Lage und Streuung des Messwertes im Toleranzfeld des Messwertes. Berechnung C_g und C_gk Wert.

Voraussetzungen:

1. Messeinrichtung entsprechend Herstellervorgaben eingerichtet und in Betrieb genommen.

2. Normal vorhanden, dass dieselben Merkmale wie das zu messende Teil besitzt.

MSA Verfahren 2

Ziel:

Dient dazu den Bedienereinfluss auf das Messsystem ermitteln. Dazu wird die Fähigkeit eines Messprozesses basierend auf seinem Streuverhalten anhand von Messungen an Serienteilen analysiert.

Voraussetzungen:

1. Eignung nach MSA Verfahren 1

2. Computergestützte Auswertung der Messdaten

Das Messmittel muss eine Auflösung von RE ≤ 5% der Toleranz des Merkmals haben. Dies ist die Basis, um Messwerte sicher ermitteln und ablesen zu können.

Auflösung RE / Toleranz T  < 5%

Auflösung / Toleranz = 0,001/0.06 = 1,6  <5% = OK!

RE = Auflösung; T = Toleranz; Sw = Standardabweichung
Bi = Abweichungsbetrag des Mittelwerts vom richtigen Wert

Automobilindustire Cg und Cgk > 1,33 !!! (Größer)

imagination

• Höchste Messgenauigkeit, hohe Wiederholgenauigkeit
• Universelle Einsatzbarkeit, minimale Rüstzeiten
• Hohe Flexibilität, Maße, Form, Lage
• Hoher Automatisierungsgrad
• Schnelligkeit, CNC Betrieb, Eilgang
• Hohe Wirtschaftlichkeit

imagination

Taktil  
Schaltend
Messend

Stationäres KMG (Stationäres KMG mit Gelenkarm)
Einzelpunktantastung
Scannen
Leica, Faro

Optisch

Schaltend( Photoelektrischer Sensor)
messend (Bildanalyse)

Stationäres KMG mit Opt Sensor
Lasertracker
Handscanner
Messarm mit opt. Scanner

Schaltende Taster à kein Scannen möglich (Erfassung einzelner Punkte)

• Einfache und kostengünstige Bauart
• Tastsysteme erkennen durch Auslenkung des Taststiftes den Materialkontakt
• Bei Wirkung einer Gegenkraft auf den Taststift werden Schaltelemente aktiviert
• Koordinaten der Kugelmitte werden bei Auslenkung des Taststiftes festgestellt

Messende Taster  Erforderlich bei Scannbetrieb und Formmessungen (Erfassung vieler Punkte/Scannen)

• Teure jedoch sehr genaue Bauart
• Kontinuierliche Aufnahme von Messpunkten
• Bei Antastung erfolgt eine Verschiebung eines Kräfteparallelogramms, welches die Aufnahme des Tastpunktes erwirkt

Vorteile

• geringer mechanischer Verschleiß da berührungslos
• hervorragend für filigrane und empfindliche Werkstücke eingesetzt werden
• Berührungslose Datenerfassung
• Hohe Punktdichte
• Flächenhafte Bauteilerfassung
• Offline Datenverarbeitung
• Geringe Messzeit
• Geringe Genauigkeitsanforderungen an die Sensorführung

Nachteile

• Probleme bei optisch „nicht kooperativen“ Flächen (Glanz, Absorption, Transparenz)
• Leistungsstarker Computer für die Bilderkennung notwendig
• VDI erst seit ca. 10 Jahren - erst noch in der Entwicklungsphase
• Form und Lage bei optischen Messergebnissen oftmals schlechter, da hier viel mehr (zu viel?) Informationen erfasst werden
• Datenumfang hoch

Weniger genau im vgl. zu taktilen Messverfahren (0,01 zu 0,001mm)

da die Lageabweichung des Tasters die Messunsicherheit des KMG bei weitem überschreitet.
Taster Auslenkung, Taster Radius und Durchbiegung des Taststifts müssen kompensiert werden

• Die Kalibrierung erfolgt mit Hilfe von Routinen an Kalibrierkugeln oder –würfeln, deren genaue Abmessung bekannt sind.
• Zur Tasterradiuskorrektur werden Normalenvektoren und mittlere Durchbiegungen benutzt, die Kalibrierkugel wird an mehreren Punkten angetastet
• Die Koordinatenwerte, die sich auf den Mittelpunkt der Tastkugel beziehen, werden anschließend an den Auswerterechner übertragen
• (meist Keramikkugel als Normal, da genau fertigbar (1/10 micrometer), kaum thermische Ausdehnung und hart – muss im Faktor 10 genauer sein als geforderte Messgenauigkeit)

• Beim KMG erfolgt die Ausrichtung rechnerisch durch Transformation relativ zum Maschinenkoordinatensystem.
• Bei der Ausrichtung im Raum nach der 3-Ebenen-Methode werden zur Bildung des Werkstückkoordinatensystems nacheinander 3 Punkte in der 1. Ebene, 2 Punkte auf einer Gerade in der 2. Ebene und ein Punkt in der 3. Ebene angetastet. Damit wir ein mechanisches Ausrichten simulieren. Beginne mit z-Ebene.

• Zeitersparnis
• Messkopf muss nicht immer wieder weg vom Werkstück
• Ausrichtung Verläuft im Prinzip ähnlich wie die mechanische (Raumausrichtung -> Ebenenausrichtung -> Nullpunktbestimmung)
• Mehrere Messpunkte können erzeugt werden, somit wird die schlechte Abtastgenauigkeit kompensiert
• Geringe Maschinenstillstandzeiten 


Ersatzelemente sind Formelemente, die idealen Elementen wie Ebene, Kreis, Kugel, Zylinder ähneln.

Mit Hilfe dieser Ersatzelemente können regelgeometrische Körper mit relativ wenigen Antastpunkten Basis Ihrer Form / Kontur / Abmessungen ermittelt und mit Sollwerten verglichen werden.

Generelle Vorgehensweise:
1. Antasten der Fläche A (3 Punkte) – z-Ebene,
2. Antasten der Kante (min. zwei Punkte) x-Ebene.
3. Punkt auf der Kante oder Ebene
4. Verknüpfen von Ebene und Kante (Entfernungsmessung von Punkt zu anderem Objekt)

• Über die theoretische Mindestpunktzahl von 3 wird ein Kreis mathematisch beschrieben
  à idealer Kreis
• Empfohlene Mindestenspunktzahl (Durchmesser): 4 Punkte,
  für valide Formmessung deutlich mehr notwendig
• Empfohlene Mindestpunktzahl für Formmessung ist abhängig von dem Durchmesser.
• Faustformel:  Mindestpunktzahl mal 5 à empfohlene Mindestpunktzahl: 20 Messpunkte

Quasi-Scannen von mehreren hundert Punkten

• Beim Scannen fährt die Tastkugel entlang der Werkstückoberfläche.
• Antrieb in der Antastachse wird laufend nachgeregelt, damit Tastkopf ständig innerhalb des Messbereichs bleibt. Dies geht nur mit einem messenden Tastkopf.
• Die Fahrbewegung ist quer zur Antastachse
• Abtastgenauigkeit geringer, aber Scanningmodus liefert deutlich höhere Anzahl von Messpunkten und dadurch bessere Aussagekraft über Form des Werkstücks.
• Eine valide Formmessung erfordert eine hohe Antastpunktzahl -> nur beim  Scannen möglich

Vorteile

• Generierung von Verfahrinformationen
• Werkstück wird angetastet und Verfahrwege generiert 
• schnelleres Programmierverfahren 
• Programmierung erfolgt auf Basis realer Maße 
• keine teure Simulationsumgebung notwendig 
• Anschaulichkeit ist gegeben
• Findet in Arbeitsumgebung statt

Nachteile

• Maschine belegt
• Werkstück erforderlich
• leite Kollisionen