KOMPTIK - Entwicklung eines kompakten optischen 3D-Flächenprüfsensors

Zielstellung des Projektes

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines modularen, leichten, aber hochgenauen optischen 3D-Sensorsystems für kleine Messfelder, das auch von kleineren Robotern bzw. NC-Maschinen mitgeführt und für Mess- und Prüfaufgaben frei positioniert werden kann. Technischen Zielparameter waren Messfeld-Diagonalen von 7 bis 15 mm bei Messtiefen bis 2 mm, eine Messauflösung im Bereich 5 - 10 μm und Messzeiten unter einer Sekunde (verfahrensabhängig, Verfügbarkeit auch einer Echtzeit-Option bei verringerter Auflösung).

Zieleinsatzgebiete dieses Micro-3D-Flächenprüfsensors sind Inspektion von Schnitt- und Bruchkanten, die Evaluierung von Entgratungs- und Nachbearbeitungsprozessen sowie u. a. die Kontrolle von Werkzeugverschleiß oder -positionierung.

Projektergebnisse

Die technischen Zielstellungen des Entwicklungsprojekts KOMPTIK wurden erreicht, praktische Ergebnisse konnten u. a. auf dem Innovationstag Mittelstand des BMWi demonstriert werden. Es entstand eine modulare Lösung (adaptierbar für Anwendungen hinsichtlich des Messbereichs, eingesetzter Kameratechnik und verschiedener optischer 3D-Messverfahren), die detailliert im Infoblatt 3D MicroScan-Sensor vorgestellt ist.

Projekt KOMPTIK
Links: Messbild einer Stahlblech-Schnittkante. Mitte-links: 3D-Punktwolke (grauwertbehaftet). Mitte-rechts: Geometrie (Dreiecksnetz). Rechts: Distanzanalyse/farbkodierte Höhendarstellung

Mit der entwickelten Lösung ergeben sich für Anwender neue Optionen für prozessintegrierte, kompakte und leichte 3D-Mess- und Prüftechnik zu relativ geringen Investitionskosten insbesondere in Verbindung mit der Robotertechnik, jedoch ebenso bei der festen Integration in Maschinen oder Anlagen.
Anwendungsgebiete sind u. a.:

  • Qualitätskontrolle von Produkten, beispielsweise in der Platzierungs- und Vollständigkeitskontrolle, Endkontrolle kritischer Bereiche
  • Prozesskontrolle in automatisierten Fertigungsstrecken, periodische Prüfung von Werkzeugen und Werkzeugwirkung
  • Entwicklung neuer Produkte und Verfahren
  • Erleichterungen in der Dokumentation und Zertifizierung von Produkten anhand dokumentierter und reproduzierbarer Messergebnisse
Projekt KOMPTIK
Messung einer Damaszenerklinge (mehrlagig geschmiedeter Stahl): Mitte: Messbild. Rechts: Dreiecksnetz

Veröffentlichungen

N. Heuwold, L. Paul, W.-D. Prenzel: 3D-Micro-Scan – ein kompakter 3D-Sensor für flexible Geometrie- und Texturerfassung im Mikrometerbereich. In: Jahrbuch Optik und Feinmechanik 2012, Herausgeber W.-D. Prenzel, Görlitz, 2012, ISBN 978-37949-0831-8.