HoloPort – Submikrometergenau 3D-Messen in der Werkzeugmaschine

Abstract

Zusammenfassung Die Herstellung hochpräziser Bauteile erfordert Genauigkeiten, die selbst modernste Bearbeitungsmaschinen oft nicht zuverlässig liefern können. Abgenutzte Werkzeuge, falsch kalibrierte Sensoren oder unpassende Trajektorien können zu Bearbeitungsergebnissen führen, die den gewünschten Spezifikationen nicht entsprechen. Die Qualitätskontrolle erfolgt in der Regel stichprobenartig außerhalb der Werkzeugmaschine (WZM) in speziellen Messräumen. Überwachung und gegebenenfalls Regelung der Bearbeitungsqualität ist ein aufwändiger iterativer Prozess und bis dato nicht automatisiert. Wir präsentieren das digital-holographische Sensorsystem HoloPort, das die Oberflächentopographie bearbeiteter Bauteilen flächig mit Submikrometergenauigkeit direkt in der WZM misst: Nach unserem Kenntnisstand ist HoloPort das weltweit erste digital-holographische Messsystem zum Einsatz in einer WZM. Es besteht nicht nur aus einem Mehrwellenlängen-Interferometer, sondern beinhaltet auch einen miniaturisierten Grafikprozessor (GPU). Dies ermöglicht die vollständige Datenauswertung direkt im Sensor und damit in der WZM. Eine einzelne Messung mit 9 Mio. 3D-Punkten wird im drahtlosen Betrieb innerhalb von weniger als einer Sekunde durchgeführt und ist in einer Gesamtzeit von 3 s ausgewertet auf einen externen Computer übertragen. Die Verwendung von Standard-Schnittstellen erlauben die einfache Integration von HoloPort in eine Vielzahl von WZM. Dieser Beitrag enthält einen Überblick über die Sensorarchitektur und zeigt anhand von experimentellen Ergebnissen an Frästeilen die Leistungsfähigkeit des Systems. Inline-Anwendungen sowie weitere Perspektiven, die der Sensor eröffnet, werden vorgestellt.