Messen und Prüfen direkt im Fertigungsprozess

Forschung und Entwicklung im Geschäftsfeld Mess- und Prüftechnik

Geometrieprüfung von Felgen

Optisch dimensionelle Messung von Felgen

Für den Fahrkomfort und die Sicherheit von Fahrzeugen ist die geometrische Qualität der Räder ein entscheidender Faktor. Eine Bewertung der Qualität erfolgt anhand funktioneller geometrischer Kenngrößen für Reifensitze, Nabenbohrung, Bolzenlöcher und Anlagefläche. Konventionelle Prüfverfahren zur Bestimmung von Positions-, Form- und Lageabweichungen arbeiten überwiegend auf taktiler Basis. Bedingt durch die berührende Antastung der Oberflächen ergeben sich Nachteile bezüglich Verschleiß und Geschwindigkeit.

Basierend auf der Technologie OptoInspect 3D wurde am Fraunhofer IFF in Kooperation mit Industriepartnern ein berührungslos arbeitendes Messsystem entwickelte, welches die Nachteile überwindet und eine schnelle und vollautomatisierte Prüfung der relevanten Geometrieparameter von Felgen für Pkw und Lkw ermöglicht.

© Fraunhofer IFF

Messtechnologie

Die Erfassung der Objektgeometrie erfolgt optisch und berührungslos. Die verwendeten Lasersensoren arbeiten nach dem Triangulationsprinzip (Laserlichtverfahren und punktförmige Triangulation). Die Sensoren sind zu einem Verbund konfiguriert und bestimmen ihre Messdaten in einem gemeinsamen Koordinatensystem. Mittels eines geeigneten Bewegungssystems aus translatorischen und rotatorischen Bewegungsachsen werden die Sensoren typabhängig zugestellt und scannend über die Objektoberfläche geführt. Im Ergebnis der Digitalisierung entsteht eine Punktewolke der Bauteiloberfläche.

Nach einer Vorverarbeitung erfolgt eine Segmentierung der Daten. Anhand der Daten einzelner Formelemente, wie z. B. Kanten, Bohrungen oder ebene Teilflächen, werden durch numerische Approximation geometrische Primitive wie Ebenen, Zylinder und Kugeln eingepasst. Aus den Parametern der Primitive wird ein Bauteilkoordinatensystem für das Rad bestimmt. In diesem Koordinatensystem können dann die gewünschten Maß-, Form- und Lageparameter bestimmt werden.

Messergebnisse

  • Reifensitze und Nabenbohrung
    • Durchmesser, Umfang und Exzentrizität der Reifensitze
    • Rund- und Planlauf sowie Harmonische der Reifensitze
    • Nabenbohrungsdurchmesser
  • Befestigungsbohrungen und Auflagefläche
    • Bohrungswinkel und -radius
    • Positionsabweichung
    • Teilkreisdurchmesser
    • Ebenheit der Auflagefläche

Das System ist bezüglich weiterer Parameter flexibel erweiterbar. Es ist für den direkten Einsatz in der Fertigung geeignet und ermöglicht eine 100-%-Qualitätskontrolle.