Sichtfeldmessungen (FOV) – für kleine, flache Bauteile

Präzise Ergebnisse in 2D

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Sichtfeldmessungen sind ein völlig neues Messverfahren, um kleine und flache Bauteile präzise zu messen. Dieses Verfahren ist deutlicher schneller und einfacher als alternative Methoden wie Profilprojektoren, Video-Messgeräte oder Messmikroskope. Das beruht auf den Messungen im Sichtfeld des Betrachters durch eine spezifische hochauflösende Videokamera. Eine kurze Übersicht über alternative Methoden machen die Vorteile des neuen Systems deutlich.

Karl-Uwe Siegler, freier Fachjournalist für Vision Engineering

Profilprojektoren sind robuste und einfach zu bedienende Messgeräte, die vor allen Dingen zur schnellen Überwachung von Fertigungstoleranzen verwendet werden. Sie bieten einen großen Arbeitsabstand für hohe Werkstücke und eine konturscharfe Darstellung für präzise Messungen. Sie sind auch gut geeignet für den Einsatz in rauer Umgebung. Diese Projektoren bilden eine vergrößerte Silhouette eines Gegenstandes auf einem Display ab. Dabei bewegt ein Messtisch den Gegenstand so, dass er vollständig und verzeichnungsarm gemessen wird.
Video-Messgeräte/Messmikroskope arbeiten mit einem vergrößerten Bild des Gegenstandes und nutzen einen Messtisch zur Bewegung des Gegenstandes – wie Profilprojektoren. Bei einem kleinen Sichtfeld arbeiten beide optische Messsysteme mit einem Messtisch, da jeweils nur ein kleiner Ausschnitt des Gegenstandes mit den optischen Geräten sichtbar ist.
Durch die Bewegung des Tisches werden die gewünschten Bereiche des Gegenstandes in das Sichtfeld gerückt und gemessen. Über das Messmikroskop werden geometrische Maße wie Längen, Radien, Durchmesser und Winkel bestimmt und geprüft, aber auch Gewinde, Bohrungsabstände und Öffnungsmaße.
Die Messgenauigkeit hängt nicht von der Größe der zu vermessenden Objekte und der Auflösung der verwendeten Kamera ab, jedoch erfordert das Abnehmen der Maße über das Verfahren des Objektes unter dem verhältnismäßig kleinen Bildausschnitt einiges an Zeit. Als Verfahrensnachteil gilt, dass sich in einer Aufspannung nur die Maße abnehmen lassen, die in der Silhouette erkennbar sind.
Sichtfeldmessungen – völlig neues Messverfahren
Messungen im Sichtfeld (FOV) sind ein neues Verfahren für die präzise, einfache und schnelle Messung kleiner, flacher und runder 2D-Bauteile. Für diese planoptischen Sichtfeldmessungen wird eine hochauflösende Videokamera in Verbindung mit einem großen telezentrischen Planfeld-Objektivsystem eingesetzt. Das telezentrische Objektiv liefert ein flaches Bild über das gesamte Sichtfeld, ohne Krümmung oder Verzerrung. So wird das Teil also an einer beliebigen Position im Sichtfeld platziert und gemessen, ohne dass dies Auswirkungen auf das Messergebnis hätte. Das telezentrische Planfeld-Objektivsystem besitzt darüber hinaus eine außergewöhnlich große Schärfentiefe, so dass das Teil stets scharf abgebildet wird. Normalerweise beträgt die Schärfentiefe (Fokus) bei einem vergleichbaren Messgerät zwischen einigen Mikrometern und einigen Millimetern.
Ein FOV-Messsystem bietet in der Regel eine Schärfentiefe von mindestens 40 Millimeter – je nach Objektiv. Wenn auf dem System einmal die Schärfe eingestellt ist, ist für Gegenstände mit einer ähnlichen Höhe kein weiteres Fokussieren erforderlich. Mit einem telezentrischen Objektiv kann der komplette Gegenstand im großen Sichtfeld betrachtet werden.
Messungen im Nu gemacht
So ist die Messung aller Merkmale in Sekundenschnelle möglich. Im Vergleich dazu benötigen alternative Messsysteme einen Kreuztisch, der bewegt werden muss, um alle gemessenen Punkte zu erfassen. Dies dauert erheblich länger. Es können nicht nur die kompletten Gegenstände gesehen und betrachtet werden, auch das gleichzeitige Messen mehrerer Teile ist möglich.
Da der gesamte Gegenstand im Sichtfeld sichtbar ist, ist kein beweglicher Arbeitstisch erforderlich, um den gesamten Gegenstand messen zu können. Das bedeutet: die Messung wird nicht durch mechanische Abweichungen beeinträchtigt, es gibt keine abweichenden Messergebnisse je nach Bediener, die durch unterschiedliche Gewohnheiten oder Fähigkeiten bei Messungen hervorgerufen werden können. Da nichts zu bewegen ist, spart der Anwender viel Zeit.
Die Betrachtung ganzer Teile bedeutet: alle sichtbaren Merkmale sind in Sekundenschnelle zu sehen und zu messen, mehrere Teile sind gleichzeitig messbar – auch mit entsprechender Zeitersparnis, Teile müssen nicht mehr korrekt ausgerichtet oder gedreht werden. Da der Bediener keine manuellen Handlungen vornehmen muss – wie Punkteauswahl, Kantenabgleich und Nachfokussieren – entfallen auch Messabweichungen infolge unterschiedlicher Bedienereinflüsse.Außergewöhnlich unkompliziert ist der Schlüssel. Kein Fokussieren oder Positionieren des Gegenstandes. Die Teile einfach platzieren und auf Ausführen drücken. Die Software erkennt das Teil automatisch und führt alle Messungen auf Knopfdruck aus. Ergebnisse werden als „Gut“ oder „Schlecht“ angegeben. Und dank der gravierenden Einfachheit dauert das Anlernen neuer Bediener nur wenige Minuten.
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