Die 3D Volumenmessung an Fahrzeugkolben zur Steuerung der Bearbeitungszentren
Das Volumen des Brennraums eines Fahrzeugkolbens unterliegt sehr engen Toleranzanforderungen gerade im Hinblick auf optimale Ergebnisse der Steuerung des Brennvorganges in aktuellen Hochleistungsmotoren. Um das Zielvolumen nach der Kolbenbearbeitung möglichst genau zu erreichen, werden die Kolbenrohlinge vor der Bearbeitung dreidimensional vermessen. Aus den Messdaten werden Parameter für die Steuerung der Bearbeitungszentren abgeleitet sodass ein gewünschtes Zielvolumen des Brennraums nach der Bearbeitung sicher erreicht wird. Kolbenrohlinge ohne dieses Zielvolumen, werden nicht bearbeitet. Das sichert zum einen 100% IO output und vermeidet Prozesszeiten und Kosten für NIO Teile. Eine Nachkontrolle kann ebenso entfallen da mit diesem Bearbeitungsprinzip nur IO Teile produziert werden.
Zur Erreichung dieser Effizienz werden die Kolbenrohlinge mit zwei 3D Sensoren vermessen deren Bilder in 3D zusammengesetzt (gestiched) werden um so eine vollständige Abbildung des Brennraums ohne Abschattungsbereiche zu erreichen. Auf Basis dieser 3D Daten wird das Ist-Volumen und die Ist-Höhe des Kolbens erfasst und daraus die Bearbeitungsparameter bestimmt um ein Zielvolumen und eine Zielhöhe zu erreichen. Diese Parameter werden an die Steuerung des Bearbeitungszentrums übertragen und garantieren damit die Produktion eines IO Kolbens gemäß Spezifikation.
Die beiden 3D Sensoren sind einzeln kalibriert. Die Position der Sensoren zueinander im Raum mittels Kalibrierkörper ebenso kalibriert um eine genaue Zusammensetzung der 3D Bilddaten zu ermöglichen.  Zur Sicherstellung des korrekten 3D Messvorgangs ist es erforderlich eine externe Referenz in Form eines vermessenen Master Kolbens in einer eigenen Station vorzusehen. Ein Handlingsgerät positioniert die 3D Sensoren wiederholgenau auf +/- 0,5mm in der jeweiligen Prüfstation bzw. Referenzierungsstation. Die Wiederholgenauigkeit für die Höhenmessungen liegt im Bereich 10µm und für die Volumenmessungen im Bereich 0,02mm³. Der Messvorgang und die Ergebnisüberragung an die SPS werden über Profinet Schnittstellen abgewickelt. Das System ist parametrierbar und kann sowohl auf andere geeignete Produkte erweitert werden als auch für andere Bearbeitungszentren angepasst werden.
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