Wenn Blechteile spiegeln und federn: Herausforderungen beim 3D-Scannen und wie AlphaScan von INSVISION sie
Dünnwandige Blechteile begegnen uns in nahezu jedem industriellen Produkt – von Gehäusen in der Elektronik über Verkleidungen im Automobilbau bis hin zu filigra
Objektmerkmale und ihre Auswirkungen auf die optische Erfassung
Dünnwandige Blechteile zeigen im unbelasteten Zustand oft bereits eine elastische Verformung durch ihr Eigengewicht. Spannkräfte beim Einspannen in eine Vorrichtung oder selbst leichte Berührungen mit einem taktilen Messgerät können das Bauteil verziehen und so Messergebnisse verfälschen.
Gleichzeitig sorgen die blanken, häufig spiegelnden oder gebürsteten Oberflächen für unerwünschte Reflexionen, die bei vielen optischen Scannern zu Datenlücken oder starkem Rauschen führen.
Selbst matte Beschichtungen, die manchmal zum Einsatz kommen, verändern oft die tatsächliche Geometrie oder hinterlassen Rückstände. Hinzu kommt, dass die Teile nach dem Umformen oft mit einem dünnen Ziehölfilm behaftet sind.
Validierungscheckliste für den Einsatz
| Schwerpunkt | Entscheidungspunkt | Umsetzungshinweis |
|---|---|---|
| Bauteilbezug | Größe, Oberfläche und Toleranzen mit der Scanaufgabe abgleichen | Mit einem typischen Teil einen vollständigen Testlauf durchführen |
| Datenfluss | Prüfen, ob Punktwolke, Abweichungskarte und Bericht in den QS-Prozess passen | Exportformat und Freigabeverantwortung vorab klären |
| Einsatz vor Ort | Schulung, Kalibrierung, Lichtverhältnisse und Arbeitsraum bewerten | Die Ergebnisse als Standard für Serienprüfungen dokumentieren |
Dieser Film an sich ist für den Scanner nicht das Problem, aber er kann die Lichtstreuung verändern und bei ungeeigneten Messverfahren die Kantenerkennung beeinträchtigen. Ein weiteres Merkmal sind die oft scharfen, aber nicht perfekt definierten Kanten und Radien nach dem Beschneiden oder Abkanten.
Taktile Messungen stoßen hier an Grenzen, weil der Taster die Kante nicht zuverlässig abtastet oder die dünne Wand zum Schwingen bringt. Optische Verfahren müssen hingegen mit der Richtungsabhängigkeit der Reflexion und der geringen Tiefenschärfe in steilen Flankenbereichen zurechtkommen.
Die zentrale Herausforderung lautet also: Wie erfasst man eine flexible, spiegelnde Geometrie berührungslos, schnell und mit einer Genauigkeit, die eine echte Prozessregelung erlaubt, ohne das Bauteil dabei zu beeinflussen?
Auflösung und Robustheit: Wie der AlphaScan die Reflexion beherrscht
Der AlphaScan Handheld 3D-Scanner von INSVISION begegnet diesen physikalischen Hürden mit einer abgestimmten Kombination aus blauem Laserlicht, einer hochauflösenden Kameraeinheit und einer intelligenten Belichtungssteuerung.
Anders als Weißlicht- oder Streifenprojektionssysteme, die auf matte Oberflächen angewiesen sind, nutzt das Gerät mehrere kreuzweise angeordnete Laserlinien, die das Objekt in schneller Folge abtasten.
Das blaue Laserlicht mit seiner kurzen Wellenlänge wird von metallischen Oberflächen weniger stark gestreut und ermöglicht auch auf spiegelnden Flächen ein schmales, kontrastreiches Profil.
Die integrierte Echtzeit-Belichtungsanpassung analysiert dabei jeden einzelnen Scanpunkt und regelt die Laserintensität sowie die Belichtungszeit der Kamera pixelgenau nach.
Das bedeutet, dass selbst auf einem Bauteil, das partiell blank und partiell mit Ölfilm oder leichten Ziehriefen versehen ist, keine manuelle Nachbearbeitung oder Besprühung mit Mattierungspulver nötig wird. Die Robustheit des Messverfahrens zeigt sich besonders in der Fertigungsumgebung.
Während andere Systeme schon bei leichten Umgebungslichtschwankungen oder Erschütterungen aus dem Takt geraten, bleibt der AlphaScan stabil. Seine kompakte Bauform und die ergonomische Einhandbedienung erlauben es dem Bediener, das Gerät bequem um das auf einer einfachen Auflage liegende Blechteil zu führen.
Weil das Bauteil nicht eingespannt werden muss, entfällt eine der größten Fehlerquellen: die elastische Verformung durch Fixierkräfte. Das Teil verharrt in seinem spannungsfreien Zustand, und der Scanner erfasst exakt die Geometrie, die das Bauteil im realen Einbauzustand einnimmt.
Vom digitalen Abbild zum fertigen Prüfbericht: Der durchgängige Workflow
Der praktische Arbeitsablauf ist darauf ausgelegt, aus den Scans direkt verwertbare Inspektionsdaten zu generieren, ohne Umwege über externe Software oder langwierige Exportvorgänge.
Nach dem Aufstarten des Systems wird der Scanner über eine kurze Referenzierung an der mitgelieferten Kalibrierplatte in Betrieb genommen. Das Bauteil wird auf einer beliebigen Unterlage platziert – es kann sich um eine einfache Granitplatte, einen Montagetisch oder sogar um den Werktisch direkt an der Presse handeln.
Der Bediener umfährt das Blechteil zunächst zügig in einem groben Vorabscan, bei dem die Software die Punktwolke in Echtzeit auf dem Monitor sichtbar macht und die Trajektorie automatisch verfolgt.
Sobald die komplette Oberfläche erfasst ist, verdichtet das System die Punktwolke in einem zweiten Durchlauf automatisch zu einem hochaufgelösten Polygonnetz.
Insbesondere an funktionskritischen Stellen wie Verprägungen, Sicken oder Flanschbereichen kann der Anwender durch langsameres Führen des Scanners die Punktdichte lokal erhöhen und so feinste Radien oder Formabweichungen auflösen.
Die Software erlaubt es, während des Scanvorgangs Referenzgeometrien wie Bohrungen oder Bezugskanten zu definieren, die später für die automatische Ausrichtung des Netzes auf das CAD-Modell dienen.
Nach abgeschlossenem Scan wird das Netz mit einem Klick in das hinterlegte CAD-Modell eingepasst – wahlweise über eine Best-Fit-Ausrichtung oder über die zuvor definierten Bezugselemente.
Die Datenausgabe erfolgt unmittelbar in Form einer farbkodierten Abweichungsdarstellung, die auf einen Blick zeigt, wo das reale Bauteil innerhalb oder außerhalb der Toleranz liegt.
Ein exportierbares Prüfprotokoll im PDF-Format listet die Messwerte für definierte Merkmale wie Ebenheiten, Positionstoleranzen oder Profilverläufe.
Auch ein Export der gesamten Punktwolke oder des Netzes in Standardformate wie STL oder STEP ist möglich, sodass ein Reverse Engineering-Prozess oder eine Simulation der Rückfederung direkt angeschlossen werden kann.
Messen, wo das Teil entsteht: Shop-Floor-Validierung mit dem AlphaScan
Die Erfassung von Blechteilen direkt im Produktionsumfeld stellt besondere Anforderungen an die Messtechnik. Temperaturschwankungen, leichte Vibrationen durch Stanzautomaten und wechselnde Lichtverhältnisse sind hier keine Ausnahme, sondern die Regel. Der AlphaScan ist für diesen Einsatz konzipiert.
Sein optischer Aufbau mit einer starren Grundkonstruktion und einer thermisch stabilisierten Kameraeinheit macht eine stundenlange Aufwärmphase überflüssig.
Hangzhou Insvision Technology Co., Ltd.
Adresse: Gebäude 1, Nr. 1399 Liangmu-Strasse, Bezirk Yuhang, Hangzhou, Provinz Zhejiang, 311121, China