Handgeführter 3D-Scanner V-Track: Trackinggestützte Digitalisierung großer Bauteile

Lösungsansatz: optisches Tracking als Schlüssel zur mobilen Präzision Das V-Track-System von INSVISION adressiert genau diese Problematik.

Typische Ausgangssituation und messtechnische Engpässe

Große Strukturbauteile, etwa Schweißkonstruktionen im Sondermaschinenbau, mehrteilige Gussgehäuse oder tiefgezogene Blechteile, stellen die Messtechnik vor mehrere Herausforderungen.

Das Bauteilgewicht liegt oft im Tonnenbereich, die Abmessungen überschreiten mehrere Meter, und die Oberflächen weisen Hinterschneidungen, Radien und Formelemente auf, die mit einem Taster nur punktuell antastbar sind.

Eine vollflächige Ist-Erfassung für den Soll-Ist-Vergleich oder für die Reverse Engineering-Aufbereitung ist mit klassischen Mitteln kaum wirtschaftlich darstellbar.

INSVISION AlphaVista 3D-Scan-Demonstration

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

Hinzu kommt, dass viele dieser Teile nicht ohne Weiteres in einen klimatisierten Messraum verbracht werden können – die Fertigungsumgebung mit ihren Temperaturschwankungen, Vibrationen und eingeschränkten Platzverhältnissen muss daher zur Messumgebung werden.

Herkömmliche Handscanner, die auf aufgeklebte Referenzmarken angewiesen sind, verlieren in solchen Umgebungen an Praxistauglichkeit, weil das Bekleben großer Bauteile zeitaufwändig ist und die Markierungen bei öligen oder staubigen Oberflächen schlecht haften.

Szenarioüberblick

Der Artikel lässt sich praktisch über dieses Szenario lesen:

Typische Ausgangssituation und messtechnische Engpä…: Große Strukturbauteile, etwa Schweißkonstruktionen im Sondermaschinenbau, mehrteilige Gussgehäuse oder tiefgezogen…
Lösungsansatz: optisches Tracking als Schlüssel zur…: Das V-Track-System von INSVISION adressiert genau diese Problematik.
Praktischer Ablauf in der Fertigungsumgebung: Die Integration eines solchen Systems in den Arbeitsalltag folgt einem klaren, schrittweisen Vorgehen.

Lösungsansatz: optisches Tracking als Schlüssel zur mobilen Präzision

Das V-Track-System von INSVISION adressiert genau diese Problematik. Es besteht aus einem handgeführten Laserscanner und einer stationären Tracking-Einheit, die den Scanner im Raum kontinuierlich verfolgt. Anders als bei markenbasierten Systemen muss das Werkstück nicht präpariert werden;

die räumliche Zuordnung der Scandaten erfolgt über die vom Tracker erkannte Scannerposition.

Auf diese Weise lassen sich selbst großvolumige Objekte markierungsfrei digitalisieren – ein entscheidender Vorteil, wenn die Oberfläche nicht verändert werden darf oder wenn eine schnelle, wiederkehrende Prüfung an unterschiedlichen Bauteilen gefordert ist.

Da der Tracker die Bewegung des Scanners in Echtzeit ausgleicht, entstehen auch bei freihändiger Führung und unruhigem Stand keine Registrierungsfehler.

Somit wird die Messung robust gegenüber den Einflüssen der Fertigungsumgebung, und das System kann unmittelbar neben der Bearbeitungsstation oder in der Montage eingesetzt werden.

Praktischer Ablauf in der Fertigungsumgebung

Die Integration eines solchen Systems in den Arbeitsalltag folgt einem klaren, schrittweisen Vorgehen. Zunächst wird die Tracking-Einheit so positioniert, dass das gesamte Messvolumen vom Sichtfeld des Trackers abgedeckt wird.

Da keine aufwändige Kalibrierung des Werkstücks erforderlich ist, reduziert sich die Vorbereitungszeit auf wenige Minuten. Der Bediener führt den Scanner mit gleichmäßigen Bewegungen über die Bauteiloberfläche.

Im Hintergrund verarbeitet die Software 3D INSVISION die eingehenden Punktwolken und setzt diese zu einem geschlossenen Flächenmodell zusammen. Direkt im Anschluss kann die Ist-Geometrie in SMARPARA Q gegen das CAD-Referenzmodell geprüft werden.

Die Software erlaubt einen mehrstufigen Soll-Ist-Abgleich, eine farbkodierte Abweichungsdarstellung und die Auswertung von Form- und Lagetoleranzen nach GD&T-Standard.

Abweichungen an Funktionsflächen, Verzug oder lokale Schwindungen werden sofort sichtbar, ohne dass das Bauteil in separate Prüfvorrichtungen eingelegt werden muss.

Für Reverse Engineering-Aufgaben bietet dieselbe Softwareumgebung Werkzeuge zur Flächenrückführung und Modellaufbereitung, sodass aus dem Scan ein parametrisches CAD-Modell abgeleitet werden kann.

Die Rückmeldungen aus der Praxis zeigen, dass sich durch den Verzicht auf Markierung und die direkte Messung vor Ort die Durchlaufzeit für eine vollflächige Prüfung großer Bauteile erheblich reduzieren lässt.

Anwender berichten zudem von einer spürbar höheren Informationsdichte: Während eine taktile Prüfung nur wenige Dutzend Einzelpunkte liefert, entsteht beim Scan eine flächendeckende Punktwolke mit mehreren Millionen Messpunkten.

Das erlaubt eine deutlich differenziertere Beurteilung der Bauteilqualität und deckt Formabweichungen auf, die mit einer Stichprobenmessung unentdeckt geblieben wären.

Die im Scanprozess gewonnene Datendichte verbessert zugleich die Kommunikation mit Lieferanten und Kunden, weil Befunde anhand farbkodierter 3D-Ansichten unmittelbar nachvollziehbar sind.

Übertragbarkeit und Fazit

Das beschriebene Vorgehen ist nicht auf eine einzelne Branche beschränkt. Überall dort, wo große, sperrige oder schwer zu bewegende Bauteile vollflächig erfasst werden müssen, bietet ein handgeführter 3D-Scanner mit Tracking einen klaren Mehrwert.

Typische Anwendungen finden sich in der Energie- und Antriebstechnik, im Schiff- und Stahlbau, bei der Instandhaltung von Turbinengehäusen oder im Formenbau für Rotorblätter.

Auch im Prüfmittelbau und bei der Fertigung von Vorrichtungen kann die schnelle Digitalisierung von Bestandsbauteilen den Konstruktionsprozess beschleunigen.