Multisensorik

Der passende Sensor für jede Messaufgabe

Die Anwendung verschiedener Sensoren (Multisensorik) kann viele Einzweckmessgeräte ersetzen. In Multisensor-Koordinatenmessgeräten werden deshalb verschiedene der oben beschriebenen Sensoren kombiniert eingesetzt. Abhängig von den prinzipiellen Eigenschaften der Sensoren ergeben sich unterschiedliche Anwendungsschwerpunkte (Abb. 60). Wesentliche anwendungsbezogene Unterscheidungsmerkmale sind die Größe der antastbaren Objektmerkmale, die Art der Objektmerkmale (Kante, Fläche), die erforderliche Genauigkeit sowie die Eignung zur schnellen Erfassung vieler Punkte (Scanning). Um komplexe Messaufgaben umfassend lösen zu können, ist oft der Einsatz mehrerer Sensoren in einem Messablauf erforderlich. Werden mehrere Sensoren auf einem Koordinatenmessgerät angeordnet, wird der nutzbare gemeinsame Messbereich um den Abstand zwischen den Sensoren reduziert. Es ist deshalb unter Umständen ein größeres Grundgerät erforderlich. Von Vorteil sind hier Sensoren, die mehrere Funktionen an einer Position vereinen, wie der Werth Fasertaster® 3D (s. Messende taktil-optische Sensoren, S. 45 ff.). Mit dem Werth-Multisensorsystem lassen sich weitere Sensoren automatisch vor dem Strahlengang des Bildverarbeitungssensors einwechseln. Alternativ können die verschiedenen Sensoren auf unabhängige Sensorachsen verteilt werden, um gegenseitige Einschränkungen oder Kollisionen mit dem Werkstück zu verhindern.

<p>Abb. 60: Multisensorik: typische Einsatzfälle unterschiedlicher Sensoren: a) konventioneller Taster, b) Werth Fasertaster®, c) Laser, d) Bildverarbeitung, e) Autofokus, f) Werth 3D-Patch, g) Werth Fasertaster® 3D, h) Röntgentomografie-Sensor</p>

Multisensorik in der Praxis

Durch die Möglichkeit, zwischen verschiedenen Sensoren zu wechseln, lässt sich die Oberfläche eines Teils auch bei komplexer Form nahezu komplett erfassen. Die Rüstzeiten für den Sensorwechsel entfallen vollständig, die komplette Messaufgabe kann in einer Aufspannung abgearbeitet werden. Auch die Anordnung mehrerer gleichartiger Sensoren mit unterschiedlichen Parametern wie Tastkugeldurchmesser, Messbereich bzw. Auflösung oder optischer Vergrößerung ist gegebenenfalls sinnvoll. Ein häufig anzutreffendes Beispiel ist die Kombination zweier Bildverarbeitungssensoren mit hoher Vergrößerung für genaues Messen und niedriger Vergrößerung (oder Zoom) für den Überblick.

Optisch »fangen« – taktil messen

Multisensoranordnungen eignen sich z. B. auch, um die nur wenig genau bekannte Position einer Bohrung durch optische Messung mit niedriger Vergrößerung einzufangen« und anschließend den Durchmesser mit hoher Vergrößerung oder die Achsrichtung und Form der Bohrung mit einem Taster zu messen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die räumliche Lage von Teilen taktil zu messen, das Werkstückkoordinatensystem danach auszurichten und anschließend kleine komplizierte Merkmale optisch zu messen.

Multisensorik und Tomografie

Die Multisensorik dient bei Koordinatenmessgeräten mit Röntgentomografie auch zur Genauigkeitssteigerung durch das Autokorrekturverfahren [8] oder zur Verkürzung der Messzeit durch kombiniertes Messen. Man kann z. B. das Messobjekt mit einem taktilen oder optischen Sensor einmessen und danach nur die interessierenden Zonen des Werkstücks in hoher Vergrößerung tomografieren. Auch ist es möglich, das komplette Werkstück in geringerer Auflösung zu tomografieren und eng tolerierte Merkmale mit anderen Sensoren zu messen. In beiden Fällen wird das relativ zeitaufwendige Rastertomografieren in hoher Auflösung umgangen.

Multisensorik bietet viele Vorteile

Zusammengefasst bieten Multisensor- Koordinatenmessgeräte u. a. folgende wesentliche Vorteile:

  • Verschiedenste Messaufgaben können mit einem Gerät gelöst werden.
  • Messobjekte mit Merkmalen, die den Einsatz verschiedener Sensoren erfordern, können in einer Aufspannung in gemeinsamen Bezugssystemen gemessen werden.
  • Durch Auswahl des jeweils optimalen Sensors kann bei angepasster Genauigkeit die Messzeit verringert werden.

Die genannten Vorteile haben in den vergangenen Jahren zu einer wachsenden Verbreitung dieser Technologie geführt. Multisensor-Koordinatenmessgeräte werden in vielen Wirtschaftszweigen eingesetzt. Schwerpunkte sind die Kraftfahrzeug-Zulieferindustrie, der Werkzeugbau, die Konsumgüterindustrie und die Medizintechnik.