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18.09.2017

Elektronischer Winkelmessautomat Elwimat von Hofbauer

Winkel und Position in einer Messung erfassen

Bislang gab es auf dem Markt kein kombiniertes Winkel- und Positionsmessgerät, das einfach, genau und schnell in nur einer Messung misst. Dies ermöglicht nun ein elektronischer Winkelmessautomat, der neben dem dritten Winkelfreiheitsgrad auch die Positionen in drei Raumachsen bestimmt.

Elektronischer Winkelmessautomat Elwimat (© Hofbauer)

In der industriellen Fertigung für Automotive- und Fahrerassistenzsysteme ist es erforderlich, die räumliche Geometrie der Montage- bzw. Kalibrierboxen einzustellen und während des laufenden Montagebetriebs zu kontrollieren. Die Außenwände dieser Boxen dienen oft als Target mit Musterstrukturen für die Justage und Kalibrierung von optischen Fahrerassistenzsystemen. Diese müssen bestimmten Kriterien in Bezug auf die Aufnahme der Prüflinge genügen. So sind beispielsweise Rechtwinkligkeit, Parallelität und Aufrichtung sowie die Position in allen drei Raumrichtungen exakt zu justieren.

Die meisten vorhandenen Messverfahren können nur ein oder zwei Freiheitsgrade bestimmen. Demnach benötigt man sehr viele verschiedene und teilweise aufwendige Messmittel, die kostspielig sind, Zeit und Platz in Anspruch nehmen und oft an den erforderlichen Toleranzen scheitern.

Die Lösung lag im technischen Problem

Mit der Erfindung des elektronischen Winkelmessautomaten Elwimat hat der Münchener Anbieter optischer Prüf- und Messtechnik Hofbauer eine Lösung geschaffen, die diesen Problemen abhelfen soll. "Dank moderner Bildverarbeitung konnten wir aus dem Problem der Vignettierung (Abschattung) eine Lösung entwickeln, die mittlerweile als anerkanntes physikalisches Messprinzip gilt", erläutert der Firmeninhaber und Erfinder Dr. Engelbert Hofbauer.

Dabei wird ein den Winkeländerungen unterworfener Reflektor von einem speziellen, divergenten Lichtkegel (LED) beleuchtet. Die Strahlenbündel des Lichtkegels werden am Reflektor reflektiert, wobei ein Teil des Lichts wieder in den Winkelsensor eintritt. Dort entsteht durch die vignettiert abgebildete Leuchtfläche auf einem positionsempfindlichen Detektor ein heller Lichtpunkt. Die Lageverschiebung dieses sogenannten Vignettierungs-Spots (V-Spot) ist proportional zur Winkeländerung des Reflektors.

Mithilfe moderner Kameras und der Bildverarbeitung gelingt es laut Hesteller, durch eigens entwickelte Subpixel-Algorithmen die Auflösung und Reproduzierbarkeit weit besser als 1/30 Pixel und damit im Submikrometer-Bereich zu erzielen.Der einfache, solide geometrisch-optische Aufbau mit präziser Optik ermöglicht eine enorme Stabilität (Kurz- und Langzeit) im Gegensatz zu Lasern mit kleinen Resonatoren und thermischen Fluktuationen, beschreibt der Hersteller.

Drei Winkelfreiheitsgrade lassen sich mit einem Winkelmessautomat an Fahrassistenzsystemen bestimmen. (© Hofbauer)

Die Reproduzierbarkeit der Winkelmessung liegt nach Firmenangaben weit unter einem tausendstel Grad (<< 0,001°) und kann durch Wahl der Brennweite an die Aufgaben angepasst werden. Mithilfe geeigneter Reflektoren lassen sich laterale Positionsmessungen mit einer Reproduzierbarkeit unter 1 µm durchführen. Mehrfachreflektoren erlauben die jeweils dritte Dimension mit Rollwinkel (< 0,001°) sowie eine Abstandsmessung mit < 0,005 %. Damit sind mit entsprechenden Reflektoren alle sechs Freiheitsgrade (6DoF) erfassbar und die Daten in Bruchteilen einer Sekunde präzise auswertbar.

Montage- und Messzeiten sind kurz

In den meisten Fällen betragen die Montage- und Messzeiten nach Firmenangaben nur wenige Sekunden bis Minuten. Ein weiterer Vorteil des Winkelmessautomaten ist, dass mit der bereitgestellten Software, unterstützt durch den Fernwartungsservice, alle Daten des Aufnahmeprozesses unmittelbar live über Schnittstellen wie RS232, USB, LAN oder als zusammengefasstes Protokoll mit Grafik und Tabelle ausgegeben werden können. Hier spart der Anwender nochmals Arbeitszeit, da er nicht mit Messunterbrechungen bzw. komplizierter Dokumentation konfrontiert wird.

Ein akkubetriebener Touch-PC mit kleiner, kompakter Bauweise ermöglicht mobile Messungen den ganzen Tag über auch an unzugänglichen Stellen. Zusätzlich kann die Auswertung direkt auf das Handy per Wifi oder Bluetooth erfolgen.

Einsatz in unterschiedlichen Branchen

Eingesetzt wird das Gerät vornehmlich in der Automobilzulieferindustrie. Einige Unternehmen nutzen das Messgerät sogar stationär zur Messung bei jedem Bauteil und überprüfen damit den Kalibrierzustand der Anlage. Die Ergebnisse lassen sich dokumentieren und rückverfolgen.

Auch im Maschinenbau, Fahrzeugbau und Anlagenbau sowie in der Medizin- und Lasertechnik findet das System Anwendung. Möglich sind unter anderem Geradheits-, Ebenheits- und Fluchtmessung, Vermessung großer Abstände und Winkel, Gelenkwellenwinkelmessung und -einstellung sowie Fahrwerksvermessung an Fahrzeugen (auch dynamisch während der Fahrt).

Hofbauer Optik, Mess- und Prüftechnik
www.hofbauer-optik.de

Unternehmensinformation

Hofbauer Optik, Mess- und Prüftechnik

Petzetstr. 8
DE 81245 München
Tel.: 089 89669088
Fax: 089 89669089

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