Mobiles Messsystem sichert die Qualität der Fahrzeuggeometrie

Innen wie außen stimmig

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In den Entwicklungsabteilungen der Autoindustrie hielten neue Technologien Einzug. So sichert ein Laser Tracker bei BMW die Qualität im Prototypenbau. Das mobile System zeigt hier Alternativen zu stationären Messmaschinen auf – spe-ziell beim Interieur-Cubing bietet es eine Zugänglichkeit, die mit taktilen Messmaschinen nicht oder nur sehr schwer möglich war.

DerAutor Christian Hellwig ist Vertriebsingenieur bei Leica Geosystems und Betreuer der BMW Group

Mit dem Automobilmarkt hat sich auch die Arbeit in den Entwicklungsabteilungen der Hersteller enorm verändert. Die Gründe: Neben den Volumenmodellen werden zunehmend Nischenmodelle angeboten und der Anspruch der Käufer ist schon in der unteren Fahrzeugklasse gestiegen. Hinzu kommen schnellere Modellwechsel, die eine deutliche Reduzierung der Entwicklungszeiten nach sich ziehen. Da bereits bei der Entwicklung eines Autos die Basis für seinen Erfolg am Markt gelegt wird, hielten in diesem Bereich zahlreiche neue Technologien Einzug. So auch der Laser Tracker von Leica Geosystems, den die BMW Group in ihrem Münchner Forschungs- und Innova-tionszentrum (FIZ) zur Qualitätssicherung im Prototypenbau und in der Modelltechnik einsetzt.
Im Prototypenbau ist beispielsweise auch der Fachbereich Karosserieprototypenteile tätig. Dessen Hauptaufgabe sind Cubing- und Einzelteilmessungen, Laserfreigaben, Laser-Offline-Programmierung in Catia sowie die Abwicklung mittels CAD-Bend, einem Catia-Tool für Kant-Teile und Messplan-erstellung.
Hochgenaues mobiles Messsystem
Für diese Aufgaben wird der Laser Tracker LTD 500 zusammen mit der Leica-Software Axyz und der Messsoftware CAM2 Automotive von Faro Europe eingesetzt. Der Prototypenbau hatte nach einem hochgenauen, mobilen Messsystem gesucht, das Alternativen zu den vorhandenen stationären Messmaschinen aufzeigt. Neben dem Leica-Produkt wurden noch ein weiterer Laser Tracker sowie zwei Messarme – ein mechanischer und ein taktiler – geprüft. Die Entscheidung fiel zugunsten des Laser Trackers von Leica Geo-systems.
Der LTD 500 ist ein leicht transportierbares Koordinaten-Messsystem. Dank eingebautem Laser-Interferometer misst er schnell und hochpräzise. Ob Einzelpunkt- oder Oberflächenmessungen, der Laser Tracker kann mit einer einzigen Aufstellung Objekte in einem Messvolumen bis zu 70 m Durchmesser mit einer Genauigkeit von ± 10 µm/m erfassen – bei einer Messrate von bis zu 1000 Punkten/s. Einsatzgebiete des Produktes sind speziell der hochgenaue Werkzeugbau und die Geometrie-Prüfung in der Automobil- und Flugzeugbranche sowie in anderen Industrien. Periodische Überprüfungen, Wiederholungstests und weitere Aufgaben können vollautomatisch durchgeführt werden. Die Aufstellung des Laser Trackers ist flexibel und kann sich der Objektgröße oder eingeschränkten Platzverhältnissen gut anpassen.
„Der im Prototypenbau eingesetzte Laser Tracker ist zudem mit einer CCD-Kamera – einer Übersichtskamera – sowie Spezialadaptern, die extra für die BMW Group gefertigt worden sind, bestückt. Auch die Schnittstelle von Axyz zu CAM2 Automotive wurde speziell für diesen Laser Tracker erstellt. Die Schnittstelle haben wir in der Zwischenzeit auch noch bei weiteren Kunden installiert,“ erläutert Simon Moser, Verkaufsleiter Industrie-Messsysteme Zentraleuropa und Prokurist bei Leica Geo-systems.
Anwendungen im Prototypenbau
Die Anwendungsfälle für das Messsystem im Prototypenbau sind vielfältig. Im wesentlichen werden Messungen zur Qualitätssicherung im Cubingprozess durchgeführt. Außerdem wird er zum Digitalisieren und Messen von Fugen und Spalten eingesetzt. Speziell beim Interieur-Cubing bietet der Laser Tracker bei Messungen mittels Laser-Licht eine Zugänglichkeit, die mit taktilen Messmaschinen nicht oder nur sehr schwer möglich war.
Cubingmodelle sind im Entwicklungsprozess die erste 3D-Darstellung im Maßstab 1:1, die rein auf CAD-Daten basieren. Sie dienen zur Darstellung der Geometrie und zur Absicherung der Machbarkeit von Fahrzeugprojekten. In der Modelltechnik der BMW Group wird mit Teil-Cubings genauso wie mit 1:1 Cubing-Modellen gearbeitet – für den Interieur- wie Exterieurprozess. Zu unterscheiden sind Feas-Cubing-Modelle für Interieur und Exterieur, bei denen der Aufbau separat erfolgt, um hochflexibel arbeiten zu können, und Funktions-Cubing-Modelle, bei denen Interieur und Exterieur in einem Modell dargestellt werden. Jedes neue Auto durchläuft diese Phasen. Zuerst entsteht der Feas-, anschließend der Funktions-Cubing.
Centerfix-Aufnahmen dagegen dienen zum Fixieren von Einzelmodellen am Grundrahmen. Diese werden vor dem Zusammenbau des Cubing-Modells gemessen. Für die Centerfix-Messungen hat Leica ebenfalls spezielle Adapter geschaffen, so dass der Laser Tracker auch hier besser geeignet ist als eine taktile mobile Messmaschine.
Da es sich beim Laser Tracker um ein optisches System handelt, unterscheidet sich die Vorbereitung auf Messungen im Vergleich zur Koordinatenmess-maschine: Nach Aufstellen des Modells werden die Messpositionen für den Laser Tracker ausgewählt. Eine Voraussetzung dabei ist, wie der Standpunkt des Laser Trackers in bezug auf das Messobjekt gewählt wird, weil in der Regel mehrere Standorte notwendig sind. Das bedeutet, dass der Messsensor von A nach B nach C umpositioniert werden muss. Es muss stets sichergestellt sein, dass man sich im gleichen Koordinatensystem befindet, weil der Tracker im Gegensatz zu einer stationären Messmaschine mobil ist.
Vor dem Einsatz des Laser Trackers ist zu beantworten:
n Wo ist er im Raum zu positionieren?
n Wie oft muss der Vorgang wiederholt werden?
n Welche Hilfsmittel müssen verwendet werden?
n Welche Punkte müssen zu sehen sein? Hier ist zu berücksichtigen, dass eine direkte Sicht-Verbindung vom Tracker-Kopf zu den Messpunkten bestehen muss.
Die Einzelteile werden normalerweise mit herkömmlichen Messmaschinen gemessen, wobei lediglich die Fertigungsgenauigkeit zu den Centerfix-Aufnahmen geprüft wird. Sind alle Teile angebaut, misst der Laser Tracker das „Gesamt-Bild“, also wo die Anbauteile in bezug auf das gesamte Fahrzeug-Koordinatensystem stehen.
Mit dem Laser Tracker wird geprüft, ob sich das Bauteil in der Soll-Position befindet und kontrolliert, wo sich der Punkt im Fahrzeugnetz befindet. Die ermittelten Punkte werden mit dem CAD-Datensatz verglichen. Bei positivem Ergebnis wird das Modell lackiert und sieht dann aus wie ein Originalfahrzeug.
Online-Info:
Speziell für KEM-Leser hat Leica weitere Premium-Info-Highlights zum Laser Tracker vorbereitet. Der Weg dahin: Klick auf www.kem.de, der Button führt Sie zum Ziel.
Print-Info:
Laser Tracker
Leica Geosystems
Leica Industrielle Messsysteme (IMS), eine Division der Leica Geosystems AG, bietet fünf 3D-Messtechnologien an:
n Laser Tracker
n Kamera-Messtechnik (Online und Offline)
n Theodolite und
n Laser-Radar.
Zu den Kunden zählen Unternehmen aus der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt sowie der allgemeinen Industrie. Der weltweite Umsatz der Division lag im letzten Finanzjahr über 40 Mio.E.
Laser Tracker LTD 500
Der LTD 500 ist das Topmodell unter den Laser Trackern von Leica Geosystems –- ausgestattet mit einem integrierten hochpräzisen Absolut-Distanzmesser für hoachautomatisierte Messabläufe.
Technische Daten:
n Messbereich: horizontal ±235°; vertikal ±45°;Distanz 0 bis 35 m
n Genauigkeit (2s) einer Koordinate: für statische Ziele ±10 µm/m; für leicht bewegte Ziele ±20 µm/m; für schnell bewegte Ziele ± 40 µm/m
n Hauptanwendungen: Prüfen und Bauen von Vorrichtungen, Werkzeugen und Bauteilen
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