Optische Messtechnik / Messtaster
Messung von Ebenheit und Wölbung
Wichtige Punkte
- Für die Messung von Ebenheit und Wölbung ist die Installationsumgebung und die Wahl des Messsystems entscheidend.
- Während die Ebenheit in der Regel in 2D betrachtet wird, erfolgt die Bewertung der Wölbung ausschließlich in 3D.
- Mehrere stationäre Sensorköpfe ermöglichen schnelle und vibrationsfreie Messzyklen mit hoher Präzision.
- Ein einzelner, bewegter Sensorkopf senkt zwar die Kosten, erfordert jedoch eine mechanische Lösung und kann zu Fehlern durch Vibrationen führen.
Bei der Auswahl einer geeigneten Methode zur Messung von Ebenheit und Wölbung müssen das zu verwendende Messsystem und die Installationsumgebung berücksichtigt werden. Die Auswahl von Geräten, die Ihre Anforderungen nicht ausreichend erfüllen, kann zu unzureichender Präzision und einem erhöhten Arbeitsaufwand während der Produktion führen. Im Folgenden finden Sie einige Anwendungsbeispiele.
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Wählen Sie den Anwendungsfall für Messsensoren in der Ebenheit und Wölbung
Was versteht man unter der Messung der Ebenheit?
Bei der Ebenheitsmessung wird die Oberfläche eines Objekts analysiert, um festzustellen, inwieweit sie einer perfekt flachen Ebene entspricht. Das Ziel besteht darin, sicherzustellen, dass die Oberfläche möglichst eben ist (oder zumindest innerhalb der angegebenen Toleranzen liegt). Zu beachten ist außerdem, dass es sich bei der Ebenheitsmessung um eine Form der 2D-Messung handelt, die sich von der Oberflächenrauheit unterscheidet. Letztere stellt eine 2D-Messung dar, die feine Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche eines Objekts betrachtet. Ebenheitsmessungen sind in vielen Branchen von entscheidender Bedeutung, da sie häufig sicherstellen, dass Maschinenteile korrekt passen und zusammenarbeiten. Eine unzureichende Ebenheit kann zu verschiedenen Betriebsproblemen führen, beispielsweise zu unpassenden Teilen, erhöhtem Verschleiß und letztlich zum vollständigen Ausfall einer Komponente oder eines Systems.
Wie wird die Ebenheit gemessen?
Ebenheitsmessungen können mit traditionellen Werkzeugen wie einer Präzisionsrichtplatte und einer Fühllehre durchgeführt werden, oder mit einer Richtplatte und Messuhr. Dies liefert Ergebnisse mit mittelmäßiger Präzision und ist somit eher für allgemeine Anwendungen im Ingenieurbereich geeignet.
Koordinatenmessmaschinen kommen häufig bei hochpräzisen Messungen in industriellen Umgebungen zum Einsatz. Diese Maschinen verwenden eine Sonde, die verschiedene Punkte auf der Oberfläche des zu messenden Objekts berührt. Auf Basis dieser Punkte wird die Ebenheit berechnet. Empfindliche und fragile Objekte können hingegen mit optischen Messmethoden, beispielsweise mit Messsensoren oder Lasern, gemessen werden. So lässt sich die Ebenheit berührungslos ermitteln.
Was versteht man unter der Messung der Wölbung?
Wölbung bezieht sich auf die Verzerrung oder Verformung, die durch verschiedene Produktions- oder Umweltfaktoren verursacht werden. Wölbung kann dazu führen, dass Teile und Komponenten sich falten, biegen, verdrehen oder auf andere Weise verformen, was zu potenziellen Komplikationen bei der Endmontage des Teils oder Produkts führen kann.
Die Messung der Wölbung ist der Prozess der Bewertung von Verzerrungen, die das Objekt in mehr als einer Ebene betreffen. Im Gegensatz zur Ebenheit, die fast immer eine 2D-Messung im 3D-Raum ist, ist die Wölbungsmessung strikt 3D.
Solche Messungen werden typischerweise mit physischen Lehren und Vorrichtungen durchgeführt, können aber auch mit Koordinatenmessmaschinen (CMMs) und hochpräzisen Lasern vorgenommen werden. Die Messung der Wölbung ist in zahlreichen Branchen von entscheidender Bedeutung, da sie die ordnungsgemäße Passform und Funktion verschiedener hergestellter Teile sicherstellt.
Wie wird Wölbung gemessen?
Wölbung wird normalerweise visuell beurteilt, indem ein Objekt mit einer bekannten Referenzfläche verglichen wird. Diese Methode ist jedoch nur für große und offensichtliche Wölbungen geeignet. Präzisere Messungen umfassen eine Richtplatte und eine Fühllehre, die ein moderates Maß an Präzision bieten.
Für genauere Wölbungsmessungen messen Koordinatenmessmaschinen (CMMs) mehrere Punkte auf der Oberfläche des Teils, um die Wölbung zu bestimmen. Hochpräzise Laser-Wegmesssensoren wiederum berechnen die Höhen-/Abstandsänderungen zwischen dem Sensorkopf und der Oberfläche des Objekts.
Messung der Ebenheit und Wölbung mit mehreren Sensorköpfen
Die Ebenheit und Wölbung werden durch die Berechnung des Höhenunterschieds ermittelt, den mehrere Sensorköpfe an verschiedenen Stellen des Bauteils erfassen. Da die Sensorköpfe nicht bewegt werden, treten keine Messfehler durch Vibrationen auf, wie sie entstehen würden, wenn ein einzelner Sensorkopf zu den verschiedenen Messstellen bewegt wird. Da die Sensorköpfe nicht bewegt werden müssen, sind die Inspektionszyklen schnell. Ein Mechanismus zum Bewegen der Sensorköpfe ist nicht erforderlich.
Messung der Ebenheit von Pressteilen
Konfokaler Wegmesssensor Modellreihe CL-3000
Messung der Ebenheit und Wölbung mit einem 1D Laser-Wegmesssensor
Das Messobjekt oder der Sensor müssen bewegt werden. Die Verformung und Ebenheit werden anhand der an jedem Messpunkt gesammelten Daten berechnet. Da nur ein Sensorkopf verwendet wird, können die Kosten reduziert werden. Vibrationen, die durch die Bewegung des Sensorkopfes entstehen, können jedoch Messfehler verursachen. Ein Mechanismus zur Bewegung des Sensorkopfes ist erforderlich.
Messung des Verzugs von Leiterplatten
Konfokaler Wegmesssensor Modellreihe CL-3000
Messung der Ebenheit und Wölbung mit einem 2D Laser-Wegmesssensor
Eine Laserlinie wird von der Zieloberfläche reflektiert. Die Wölbung wird durch die Auswertung der Höhenunterschiede auf dem reflektierten Profil ermittelt. Dies ist möglich, ohne den Sensorkopf zu bewegen.
Messung des Verzugs von Metallplatten
3D Laser-Snapshot-Sensor Modellreihe LJ-S8000
Warum ist es wichtig, Ebenheit und Wölbung zu überwachen?
Wie oben beschrieben, sind die Messung der Ebenheit und Wölbung in verschiedenen Branchen und Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Dies gilt insbesondere für Bereiche, in denen eine hohe Präzision und Passgenauigkeit erforderlich ist, sowie für Maschinen, die auf eine bestimmte Ebenheit oder Wölbung angewiesen sind. Nur so können Betriebssicherheit sowie eine nahtlose Montage und Integration der Teile gewährleistet werden.
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