Was ist ein 3D-Koordinatenmessgerät?
Ein 3D-Koordinatenmessgerät ist ein Gerät, das Oberflächenprofile im Submikronbereich messen kann.
Ein Submikrometer ist eine Größe unterhalb eines Mikrometers, wobei ein Mikrometer 1/1000stel eines Millimeters ist. 3D-Koordinatenmessgeräte können die Form eines Bauteils in drei Dimensionen erfassen und eine Vielzahl von Messungen durchführen.
Sie werden auch zur Messung der Oberflächenrauheit, Höhe und Dicke von elektronischen Bauteilen und Halbleitern eingesetzt. Sie zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeit, hohe Auflösung und hohe Genauigkeit aus.
Es gibt auch verschiedene Typen von 3D-Koordinatenmessgeräten, je nach Installationsmethode und Messverfahren. Zu den Installationsmethoden gehören stationäre und tragbare Typen, während zu den Messmethoden berührende und berührungslose Typen, Laser Tracker und Layoutmaschinen gehören.
Anwendungen von 3D-Formmessgeräten
Die 3D-Koordinatenmessgeräte werden wie folgt eingesetzt:
1. Messung der Linienrauhigkeit
3D-Koordinatenmessgeräte können typische Oberflächenrauheitsparameter wie Ra, Rz usw. auf die gleiche Weise messen wie ein Tastschnittgerät für die Oberflächenrauheit.
2. Messung der Oberflächenrauhigkeit
Durch die Messung der gesamten Oberfläche können 3D-Koordinatenmessgeräte Welligkeiten und Stufen von Oberfläche zu Oberfläche mit hoher Genauigkeit messen. Beispiele hierfür sind die Bewertung der Welligkeit von Unterlegscheiben und die Messung von Endmaßstufen.
3. Ebene Messung
Sie werden zur Messung von Abständen zwischen zwei Punkten, Geraden, Kreismittelpunkten und verschiedenen anderen ebenen Messungen verwendet. Sie werden in allen Branchen eingesetzt, einschließlich der Medizintechnik, der Archäologie, der Gießerei und der Uhrenindustrie.
Funktionsweise von 3D-Koordinatenmessgeräten
Die meisten 3D-Koordinatenmessgeräte arbeiten mit Weißlichtinterferometrie. Die Weißlichtinterferometrie ist eine Messmethode, bei der ein Weißlichtinterferometer verwendet wird. Lichtinterferenz ist ein Phänomen, das durch Unterschiede in der Entfernung des Lichts von der Oberfläche eines Objekts zu einem bestimmten Punkt verursacht wird. Optische Interferometer nutzen dieses Phänomen, um z. B. den Zustand von Oberflächenunregelmäßigkeiten zu messen.
Durch die Interferenz des Lichts entsteht ein Streifenmuster, das auf den durch die Unebenheiten der Probenoberfläche verursachten optischen Wegunterschied zurückzuführen ist. Die Anzahl dieser Streifen zeigt die Unebenheit der Probenoberfläche an. In der Praxis wird ein Objektiv mit einem eingebauten Referenzspiegel, einer so genannten Interferenzlinse, verwendet. Weißes Licht wird auf den Referenzspiegel und die Objektivlinse eingestrahlt. Das Interferenzsignal wird von einer Kamera beobachtet, während die Objektivlinse auf und ab bewegt wird.
Einige Modelle sind auch mit einem hochempfindlichen CMOS ausgestattet, einem Halbleiter, der das durch die Linse einfallende Licht in elektrische Signale umwandelt. Der CMOS-basierte Festkörper-Bildgeber ermöglicht es, das externe Bild gleichzeitig mit der Geometrie zu erfassen, sodass Oberflächenbeobachtung und Messung gleichzeitig durchgeführt werden können. Der Inhalt der Analyse wird in Daten umgewandelt, z. B. in ein 3D-Modell, das in CAD angezeigt werden kann.
Weitere Informationen zu 3D-Koordinatenmessgeräten
1. Funktionen
Die heute auf dem Markt befindlichen 3D-Koordinatenmessgeräte nutzen die neueste Technologie, um beliebige Messungen zu ermöglichen, die früher unmöglich waren. Die dreidimensionalen Koordinaten eines bestimmten Punktes von einem virtuellen Ursprung aus sind mit herkömmlichen Messinstrumenten wie Messschiebern und Mikrometern nur schwer zu bestimmen.
Auch Messungen mit virtuellen Punkten und virtuellen Linien sowie geometrische Toleranzen sind mit anderen Messgeräten äußerst schwierig zu messen, 3D-Koordinatenmessgeräte können dies bewerkstelligen. Seit kurzem können Prototypen in 3D gelesen und 3D-Objekte mit einem 3D-Drucker erstellt werden, um die Form des Prototyps auf die gleiche Weise zu prüfen wie das eigentliche Produkt.
2. Herausforderungen und Lösungen für 3D-Koordinatenmessgeräte
Die Effizienz der Messarbeit hat sich durch die hochpräzise Messtechnik der 3D-Koordinatenmessgeräte und die erhöhte Verarbeitungsgeschwindigkeit der Messdaten drastisch verbessert, aber es gibt auch Probleme wie die folgenden.
- Hohe Kosten für die Installation.
- Großer Installationsraum und hohe Wartungsanforderungen.
- Die begrenzte Größe des 3D-Koordinatenmessgeräts selbst schränkt die Größe der zu messenden Objekte ein.
Zur Lösung dieser Probleme wurden 3D-Koordinatenmessgeräte mit Knickarm entwickelt. Die ursprünglich für Hersteller von Armprothesen und Beinprothesen entwickelten transportablen 3D-Koordinatenmessgeräte sind heute im Einsatz.
Die Möglichkeit, den Arm nach dem Willen des Messenden zu bewegen, hat das Spektrum der durchführbaren Messungen noch erweitert. Die Einführung der berührungslosen, laserbasierten Messung hat auch die Vermessung großer Objekte ermöglicht.