Qualitätsprüfung mit optischer 3D-Messtechnik

Das Messgerät Confovis DUO Vario bietet höchste Mess-Flexibilität

837
Das neue Confovis DUO Vario

Confovis erweitert mit dem neuen integrierten Messsystem DUO Vario sein Anwendungsspektrum. Ausgerichtet auf die Bedürfnisse der Industrie bietet das Messsystem zwei Messverfahren: das  Konfokale und die Fokusvariation. Wo bisher mehrere Messgeräte für die unterschiedlichen Messaufgaben gebraucht wurden, wird nun nur noch das DUO Vario benötigt. Damit bietet Confovis ein kompaktes und hochpräzises Messgerät für die umfangreiche Oberflächenanalyse von Rauheit — auch auf spiegelnden Proben, wie zum Beispiel beschichteten Werkzeugen — sowie für die Konturmessungen zum Beispiel an Schneidkanten. Das spart Investitionskosten und den Aufwand für Benutzerschulungen.

Ein Messgerät — zwei Verfahren

Mit dem konfokalen Verfahren der Strukturierten Beleuchtung können stark reflektierende Oberflächen in bewährter Weise gut und rückführbar auf herstellerunabhängige Raunormale gemessen werden. Mit der neuen Gerätegeneration ist dies nun auch mit einem größeren Bildfeld und — dank der Lichtwellenlänge von 415 nm (violett) — mit einer höheren lateralen Auflösung möglich. Um steile Flanken aufzunehmen und auszuwerten, nutzt das DUO Vario zusätzlich zur hochauflösenden Konfokal-Messtechnik das Fokusvariationsverfahren. Dieses ist vor allem für die Messung von Formen und Konturen vorteilhaft. Dabei beträgt der Akzeptanzwinkel über 85°. Da beide Messverfahren in einem globalen Koordinatensystem genutzt werden, können vielfältigste Oberflächen nanometergenau erfasst werden.

Artefaktfreie Messungen für zuverlässige Messergebnisse

Wird konfokal gemessen, hat das Confovis Messsystem den Vorteil, dass Messartefakte im Vergleich zu Laser-Konfokal-Messverfahren kaum auftreten, da kaum unerwünschte Interferenzen wie Kohärenz- und Speckle-Effekte auftreten. Confovis misst mit der eigens entwickelten und patentierten Technologie der Strukturierten Beleuchtung die flächig und robust misst und zu den Konfokal-Mikroskopie-Verfahren gehört. Neben der Nutzung einer effizienten LED-Lichtquelle anstatt eines Lasers liegt der Hauptunterschied darin, dass das Confovis Messverfahren ohne Lochscheibe (Pinhole-Disc) auskommt und entsprechend robuster sowie verschleißärmer ist.

Scan-Modul mit anwendungsspezifischem LED-Licht

Das Mess-Modul des Confovis DUO Vario wird wahlweise mit einer violetten (415 nm), grünen (535 nm) oder roten (658 nm) LED ausgestattet. Auf diese Weise können je nach Anwendungsfeld die Vorteile der jeweiligen Lichtwellenlänge genutzt werden. Für die Messung sehr feiner Mikrostrukturen nutzt Confovis das violette LED-Licht, das mit einer Lichtwellenlänge von 415 nm lateral besonders fein auflöst. Auch für Anwendungen in der Halbleiterindustrie kann das Mess-Modul je nach Empfindlichkeit des Fotolacks mit einer roten, grünen oder violetten LED-Lichtquelle ausgestattet werden, um gegebenenfalls Beschädigungen von Resist-Lacken zu vermeiden.

Toleranzprüfung und Soll-/Ist-Vergleiche

Für die Vermessung von Mikrowerkzeugen, sowie Gewindebohrern oder kleinen Fräsern, steht dem Anwender die motorisierte Werkstückdrehachse in Verbindung mit dem globalen Koordinatensystem zur Verfügung. Darin können Messdaten, die mit den beiden Messverfahren gemessen wurden, zusammengesetzt werden. Dabei werden die Daten aus der Messsoftware ConfoVIZ mit ihrer Globalkoordinate in die Auswertesoftware Polyworks exportiert und anhand eines internen Rasters automatisch fein ausgerichtet. Werkstücke können mit dem Messsystem in fünf Achsen gemessen sowie Soll-Daten gegenübergestellt werden. Wiederholmessungen können durch die softwareseitige Bedienführung sehr stark vereinfacht werden.

Relevante Oberflächenmerkmale wie z.B. Kreise, Zylinder, Langlöcher oder Ebenen können hinsichtlich Position und Dimension untersucht werden. Des Weiteren lassen sich Abstände und Winkel messen sowie diese untereinander sowie zur CAD-Referenz vergleichen — inklusive Form- und Lagetoleranzmessungen. Die Messergebnisse können in Form eines Reports auf Basis einer  individuellen Reportvorlage ausgegeben werden.

Für eine größere Übersichtlichkeit kann die Toleranzausnutzung an Prüfteilen mittels eines Ampelsystems klassifiziert und dargestellt werden. Auf einen Blick ist so zu sehen, ob Teile innerhalb der Toleranzen bzw. innerhalb der Eingriffsgrenzen liegen oder Ausschuss sind. Auch Reports wie Regelkarten zur statistischen Prozesskontrolle sind Standards in Polyworks. Eine Schnittstelle zu den gängigen ERP-Systemen besteht ebenfalls. Ebenso ist es möglich Korrektur-Matrizen zwischen den Soll- und den Ist-Werten auszugeben und daraufhin Maschinendaten direkt zu korrigieren. (closed loop manufacturing)

Für industrielle Anwendungen in denen andere Auswertetools verwendet werden sollen, bietet die ConfoVIZ Software verschiedenste Ausgabeformate, wie unter anderem G3D, STL oder ASCII. Somit kann kundenseitig auch auf bisher verwendete und geschulte Auswertetools zurückgegriffen werden.

Automatisiert messen nach vorgegebenem Messplan

Das Confovis DUO Vario ist leicht einzurichten, schnell umzurüsten und robust. Die ConfoVIZ Software ist intuitiv zu bedienen und ermöglicht sowohl ungeübten als auch qualifizierten Maschinenbedienern jederzeit sichere und zuverlässige Messergebnisse. Für wiederkehrende Werkstücke und Mikrostrukturen kann der Anwender die Messpositionen einmal anfahren und den Messbereich festlegen und diese als Messplan abspeichern. Sämtliche Messparameter wie Belichtungszeiten etc. werden vom System automatisch übernommen und unter der Produktidentifikationsnummer abgespeichert. Bei einer Wiederholungsmessung kann ein ungeschulter Bediener den einmal angelegten Messplan aufrufen und die Messungen werden automatisiert wiederholt.

Zuverlässigkeit und Transparenz

Zu Recht stehen viele klassische Industrien, wie Automotive und deren Zulieferer oder der Werkzeug- und Maschinenbau, der optischen Messtechnik skeptisch gegenüber. Oftmals ist nicht klar, wie die Messpunkte mit diesen Verfahren generiert werden. Confovis verfolgt die Strategie, dem industriellen Anwender eine maximale Transparenz bei der Datenerfassung zu gewährleisten. Das Systemrauschen und die Auflösung werden gemäß VDI 2655 bestimmt.

Außerdem trägt Confovis der Skepsis der Kunden Rechnung, indem für jeden einzelnen Messpunkt ein Qualitätswert zur Verfügung steht. Mit automatisierten Mehrfachmessungen kann die Messmittelfähigkeit für den vorgesehenen Einsatz in einem Fertigungsprozess anhand der Cg- und Cgk-Werte bestimmt werden, indem die Untersuchung an einem geeigneten Normal und an dem zu messenden Werkstück durchgeführt wird.

Für die Messung von feinen Rauheiten empfiehlt Confovis die Verwendung eines von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt zertifizierten Raunormals, z.B. des superfeinen Normals Halle KNT 4070-03. Bei diesem Normal werden nicht nur der arithmetische Mittenrauwert Ra und die gemittelte Rautiefe Rz, sondern auch die Kernrautiefe Rk und die dazugehörigen Spitzen- und Riefentiefe (Rpk und Rvk) ausgegeben. Diese Werte sind für Funktionsoberflächen relevant. Für die Messung von Winkeln und Radien empfiehlt Confovis Normale zu verwenden, die den zu messenden Strukturen so nah wie möglich kommen.

Kontakt:

www.confovis.com