Im Werkzeug- und Formenbau spielt die Erfassung der Ist-Kontur eine sehr wichtige Rolle, da passende Teile aus "falschen" Formen kommen, die Schrumpfen und Rückfedern der Teile im Produktionsprozess und bei der Formentnahme kompensieren. Zudem unterliegen die Formen in der Produktion der Abnutzung. Im Try-Out und in der Pilotproduktion werden die nach CAD gefertigten Werkzeuge durch Nachbearbeitung in ihre endgültige Form gebracht. Durch die vollständige Digitalisierung der aktuellen Werkzeuge und Formen kann so die Masterform definiert werden.

Basierend auf dieser Masterform kann nun die Überarbeitung des Werkzeuges geplant und zielgerichtet vorgenommen werden. Zudem ist eine Duplizierung des Werkzeuges schnell und problemlos möglich.

Die Anforderungen an ein leistungsfähiges Digitalisiersystem lauten daher:

• hohe Messgenauigkeit,
• effizienter Ablauf,
• Mobilität und Flexibilität,
• hohe Datendichte an Konturen,
• einfach anwendbar,
• einfache Datenschnittstelle zu nachfolgenden Prozessen.

Der Streifenprojektionssensor ATOS basiert auf dem Triangulationsprinzip: Mittels einer Projektionseinheit werden unterschiedliche Streifenmuster auf das zu vermessende Objekt projiziert und von zwei Kameras beobachtet. Mit Kenntnis der Abbildungsgleichungen der Optik (Kalibrierung) können die 3D-Koordinaten der beleuchteten Fläche für jedes Kamerapixel automatisch und hochpräzise im Rechner ermittelt werden.
Der optische 3D-Digitalisierer ATOS ist mobil und lässt sich durch den Einsatz unterschiedlicher Objektive in wenigen Minuten an bestimmte Messaufgaben und Bauteilgrößen anpassen. Dank dieser Flexibilität können mit dem ATOS-System Objekte verschiedener Größe, vom kleinsten filigranen Spritzgussteil bis hin zum Flugzeug, vermessen werden.

Zur Vermessung großer und komplexer Objekte werden zunächst Referenzmarken auf das Objekt aufgebracht, deren Koordinaten mit Hilfe des Photogrammetriesystems TRITOP bestimmt werden. Diese Marken definieren das Objektkoordinatensystem.

Mit dem auf einem Stativ frei im Raum positionierbaren ATOS Messkopfes werden nun die einzelnen Ansichten und die Positionen der Referenzpunkte als digitalisierte Daten erfasst.
Bei der Aufnahme der Ansichten ist darauf zu achten, dass jeweils mindestens drei Marken in beiden Kameras als Stereobilder sichtbar sind. Die 3D-Positionen der Marken und die gescannten Daten werden im Sensorkoordinatensystem erfasst. Die Marker-Koordinaten werden dann passend in das Netz der durch vorhergehende Messungen oder durch Photogrammetrie vorbestimmten Referenzpunkte transformiert. Mit derselben Transformationsvorschrift erfolgt dann wiederum das Einpassen der digitalisierten Oberflächenpunkte in das Objektkoordinatensystem.

Im ATOS-System werden bei jeder Messung die relevanten Bilder und Daten in einem Projekt gespeichert. Bei jeder Messung wird überwacht, ob das Messsystem dekalibriert ist, der Sensor sich bewegt oder irgendwelche Fremdeinflüsse sich auf die Messung negativ ausgewirkt haben. Zudem wird bei jeder Messung die Passgenauigkeit visualisiert, sodass dem Anwender immer die optimalen Daten zur Überprüfung sämtlicher Einflussfaktoren zur Verfügung stehen.

Zur Qualitätssicherung lassen sich die Messdaten digitalisierter Bauteile direkt mit den ursprünglichen Masterdaten überlagern. Auf Basis eines solchen Soll/Ist-Vergleiches lässt sich unter anderem überprüfen, ob die Toleranzen eingehalten wurden oder in welchem Bereich sich das Bauteil verformt hat. Abbildung 1 zeigt die Digitalisierung eines Werkzeugs. Ziel war der Vergleich zwischen dem Werkzeug und seinem CAD-Modell. Modifikationen während der Einarbeitungsphase und des Produktionsanlaufes können mit Hilfe der Flächenrückführung in das CAD-Modell übernommen werden.
Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Kontrolle der kompletten Fahrzeugkarosserie in einer Pilot-Halle. Die Vorserienfahrzeuge werden auf korrekte Ausrichtung aller Karosserieteile überprüft.
Mit dem ATOS 3D-Digitalisierer können auch die Positionen von Berandungen und Kontrastlinien (Bauteilgrenzen, Löcher, Design-, Tapelinien) bestimmt werden. Ausgehend von diesen Daten können individuelle Datenpunkte, geometrische Elemente und Bauteilgrenzlinien extrahiert werden. Die gemessenen Daten und das CAD-Modell werden in das ATOS-Inspektionsmodul importiert. Nach der Ausrichtung des Koordinatensystems (z.B. RPS-Ausrichtung) können die Abweichungen einzelner Punkte berechnet und visualisiert werden (Abb. 3).

In einer Falschfarbendarstellung wird zu jedem gemessen Oberflächenpunkt der Abstand zu den Masterdaten berechnet. Der somit entstehende Abweichungsplot kann nun leicht interpretiert werden.

Die Abweichungsskala lässt sich individuell einstellen und anpassen. Eine kontinuierliche Skala zeigt fließende Übergänge der Abweichungen, eine 5-Farbskala gibt hingegen Aufschluss über die Einhaltung einzelner Toleranzen.

Zur Dokumentation und für die Weiterverarbeitung lassen sich Reports erstellen und die Messergebnisse sowie die Abweichungen in verschiedene Formate (Excel, HTML, Word) exportieren. Das Layout des in Abbildung 3 dargestellten Messreports kann ebenfalls individuell angepasst werden.