DMIS erklärt: Messprogramme für Koordinatenmessgeräte, ISO 22093, I++ DME und QIF

Was ist DMIS?

DMIS steht für Dimensional Measuring Interface Standard. Die Sprache beschreibt, was ein Koordinatenmessgerät messen soll und wie die Ergebnisse auszugeben sind: Nennelemente wie Kreise, Ebenen und Zylinder, Messanweisungen mit Antastpunkten, Taster, Ausrichtungen, Toleranzen und Ausgaben. Ein DMIS-Programm ist eine lesbare Textdatei, die eine Messsoftware erzeugen, einlesen und ausführen kann.

Die ursprüngliche Idee war die Neutralität: Ein Programm sollte zwischen CAD-System, Messsoftware und Messgerät ausgetauscht werden können, ohne an einen Hersteller gebunden zu sein. DMIS wird vom Dimensional Metrology Standards Consortium (DMSC) gepflegt. Gültig ist ANSI/DMSC DMIS 5.3; laut Quality Magazine ist sie die einzige gültige Version. Das DMSC stellt den Standard auf seiner Seite zum Download bereit.

International ist DMIS als ISO 22093:2011 veröffentlicht; die ISO hat die Norm 2022 bestätigt. Für den Anwender bedeutet das: DMIS ist ein ausgereifter, stabiler Standard, kein Trend. Neue Entwicklungen im Datenaustausch finden heute vor allem in QIF statt – dazu weiter unten.

DMIS, I++ DME und QIF: wer macht was?

Die drei Begriffe werden oft vermischt, beschreiben aber verschiedene Ebenen. Am einfachsten ist das Bild eines Stapels: oben das CAD-Modell mit Merkmalen und Toleranzen, darunter die Messsoftware, die plant und auswertet, darunter die Maschinensteuerung, die Antriebe, Maßstäbe und Tastsystem bedient.

DMIS beschreibt Messprogramme und Ergebnisse – es ist die Sprache, in der die Software dem Messablauf eine neutrale Form gibt. I++ DME (Dimensional Measuring Equipment) ist dagegen eine Befehlsschnittstelle zwischen Messsoftware (Client) und Maschinensteuerung (Server). Der NIST-Bericht IR 6863 beschreibt die Hintergründe; praktisch erlaubt I++ DME, eine Software auf einer Maschine eines anderen Herstellers zu betreiben, wenn beide Seiten die Schnittstelle unterstützen. Eine Herstellerdokumentation zu I++ DME nennt als Beispiele, dass ZEISS CALYPSO per I++-Client Fremdmaschinen ansteuern kann und ZEISS-Maschinen per I++-Server mit PC-DMIS laufen.

QIF (Quality Information Framework) ist ein XML-basiertes Datenmodell für Qualitätsdaten, international als ISO 23952 veröffentlicht. Laut Normzusammenfassung bildet QIF die Plan- und Ergebnisdaten aus DMIS ab und ergänzt sie um Merkmalsdefinitionen nach ASME GD&T und ISO GPS, Statistik und Rückverfolgbarkeit. QIF ersetzt DMIS also nicht als Programmiersprache, sondern als Austauschformat für Merkmale, Pläne und Ergebnisse über die gesamte Prozesskette.

Wie ein DMIS-Programm aufgebaut ist

Ein DMIS-Programm beginnt mit einem Kopf, der den Programmnamen und die DMIS-Version nennt, und legt die Einheiten fest. Danach folgen Definitionen: Nennelemente (Features) mit ihrer Sollgeometrie, Taster, Ausrichtungen und Toleranzen. Messanweisungen beschreiben, wie ein Element angetastet wird – entweder mit expliziten Antastpunkten oder als Anweisung an die Software, die Punkte selbst zu verteilen. Ausgabeanweisungen verbinden Ist-Element und Toleranz und schreiben das Ergebnis.

Die Grafik zeigt eine stark vereinfachte Struktur. Ein echtes Programm enthält zusätzlich Kalibrierung und Auswahl der Taster, Sicherheitsebenen und Zwischenpunkte für das Verfahren, Bezugssysteme und oft Schleifen oder Bedingungen. Die Syntax ist streng: Jede Anweisung hat ein Hauptwort, einen Schrägstrich und Parameter. Das macht DMIS gut maschinell lesbar, aber für Werker ungeeignet – deshalb verbergen moderne Oberflächen den Code.

Ein Beispiel dafür ist TouchDMIS, die Software der READY RUN. Laut Digital Engineering wurde sie für manuelle und CNC-Koordinatenmessgeräte entwickelt; Berichte beschreiben, dass sie die Messabläufe per Touch-Bedienung aufnimmt, im Hintergrund DMIS schreibt und bestehende DMIS-Programme ausführen kann (Herstellerangaben). Der Anwender sieht Symbole und Formelemente, nicht den Code.

Wie portabel sind DMIS-Programme wirklich?

Die ehrliche Antwort: portabler als proprietäre Formate, aber selten ohne Nacharbeit. DMIS definiert einen großen Sprachumfang, den nicht jede Software vollständig unterstützt. Der Standard sieht deshalb Konformitätsklassen und Zusatzpakete vor; eine Software deklariert, welche sie beherrscht. Wenn das Quellprogramm Funktionen nutzt, die die Zielsoftware nicht kennt, werden diese Zeilen übersprungen oder abgelehnt.

Hinzu kommen herstellerspezifische Erweiterungen. Viele Programme schreiben neben Standard-DMIS eigene Anweisungen für Funktionen, die der Standard nicht kennt oder anders regelt. Und schließlich hängt ein Messprogramm an der Hardware: Tastereinsatz, Dreh-Schwenk-Kopf, Tasterwechsler, Aufspannung, Verfahrwege und Messbereich müssen auf der Zielmaschine passen. Ein Programm, das auf einer Portalmaschine mit motorischem Kopf entstanden ist, fährt auf einer Maschine mit festem Taster nicht ohne Anpassung.

Für die Praxis bedeutet das: Lassen Sie sich bei einem Softwarewechsel oder einer zusätzlichen Maschine an einem typischen eigenen Programm zeigen, was beim Import ankommt. Fahren Sie das Programm danach im Einzelschritt am Teil und vergleichen Sie die Ergebnisse mit der bisherigen Maschine – idealerweise mit einem kalibrierten Referenzteil. Hinweise dazu gibt der Ratgeber Messunsicherheit und Prüfmittelfähigkeit.

Offline-Programmierung und CAD: wo DMIS seine Stärken hat

Ein großer Vorteil eines textbasierten, neutralen Formats ist die Offline-Programmierung. Programme können am Büro-PC aus dem CAD-Modell entstehen, während die Maschine weiter misst. PC-DMIS beschreibt in seiner Dokumentation einen eigenen Offline-Modus, in dem Programme ohne angeschlossene Maschine erstellt und simuliert werden. Andere Pakete bieten Vergleichbares, teils als zusätzliche Lizenz.

Wenn Planungssoftware und Messsoftware von verschiedenen Herstellern stammen, ist DMIS oft das Bindeglied: Das Planungssystem gibt DMIS aus, die Messsoftware führt es aus. Zunehmend übernimmt QIF diese Rolle für die Merkmalsdaten, weil es Toleranzen und Bezüge aus dem CAD-Modell (PMI) strukturiert überträgt.

Auch für die Archivierung hat DMIS Vorteile. Ein Programm als Textdatei bleibt lesbar, wenn die ursprüngliche Software nicht mehr verfügbar ist. In regulierten Branchen, in denen Prüfpläne über viele Jahre nachvollziehbar sein müssen, ist das ein Argument für DMIS-fähige Software.

Offline-Programmierung verlagert allerdings Fehler, statt sie zu beseitigen, wenn das virtuelle Modell nicht zur realen Maschine passt. Damit ein offline erstelltes Programm am Teil sicher läuft, müssen Maschinenmodell, Tasterkonfiguration, Vorrichtung und Werkstücklage in der Simulation der Wirklichkeit entsprechen. Bewährt hat sich, jedes neue Programm beim ersten Lauf mit reduzierter Geschwindigkeit und im Einzelschritt zu fahren und erst nach Freigabe durch einen Messtechniker in die Serie zu geben. Die gewonnene Maschinenzeit bleibt trotzdem erheblich, weil die eigentliche Programmierarbeit nicht mehr an der Maschine stattfindet.

Ein weiterer Punkt betrifft die Wartung von Programmen bei Zeichnungsänderungen. Ist das Programm aus dem CAD-Modell erzeugt, lässt es sich bei einem neuen Index oft schneller anpassen als ein per Teach-in entstandenes. Ob die Software Änderungen zwischen zwei Modellständen erkennt und nur die betroffenen Merkmale neu plant, unterscheidet sich je nach Paket und ist eine gute Frage für die Vorführung.

DMIS in der Fertigung: Programme laden, starten, auswerten

In der Fertigung interessiert den Werker nicht die Sprache, sondern der Ablauf: Teil einlegen, Programm wählen, starten, Ergebnis ablesen. Gerade hier zeigt sich, ob die Software die Komplexität von DMIS verbirgt. READY gibt für den RUN die Oberfläche Easy Runner an: Programme werden per Barcode oder Touch geladen, mit einem Klick gestartet, der Bericht entsteht automatisch (Herstellerangabe). Für Teilefamilien sind laut Hersteller Makros vorgesehen, die ähnliche Teile mit einem parametrierten Programm abdecken.

Für die Fertigung hat ein DMIS-basiertes Programm einen praktischen Vorteil: Es lässt sich als Datei versionieren, vergleichen und zentral ablegen. Zwei Programmstände können mit einem einfachen Textvergleich gegenübergestellt werden, und eine Änderung an einer Toleranz ist sofort als geänderte Zeile sichtbar. Das erleichtert die Freigabe durch die Qualitätssicherung und den Nachweis, mit welchem Stand ein Teil gemessen wurde. Voraussetzung ist eine klare Ablage mit Freigabestatus, auf die Werker nur lesend zugreifen.

Wie diese Bedienkonzepte organisatorisch eingebettet werden, erklärt der Ratgeber Werkerselbstprüfung; wie die Maschine automatisch beladen wird, der Ratgeber Messmaschine Automatisierung. Für den Vergleich verschiedener Messsoftware-Pakete siehe KMG-Software im Vergleich.

QIF in der Praxis: vom CAD-Merkmal bis zur Statistik

Der klassische Datenfluss in der Koordinatenmesstechnik hat mehrere Brüche. Konstrukteure definieren Toleranzen im CAD-Modell oder auf der Zeichnung, Messtechniker übertragen sie von Hand in die Messsoftware, die Software erzeugt Berichte als PDF, und die Statistik liest Messwerte über eine eigene Schnittstelle. An jeder Übergabe können Merkmale verloren gehen, falsch nummeriert oder falsch toleriert werden.

QIF soll diese Brüche schließen. Die Norm ISO 23952 beschreibt ein gemeinsames Datenmodell für Produktdefinition mit Merkmalen, Messplänen, Messergebnissen und statistischen Auswertungen. Jedes Merkmal behält über die gesamte Kette seine eindeutige Kennung. Damit lässt sich nachvollziehen, welches Ergebnis zu welchem Merkmal im CAD-Modell gehört – wichtig für Erstmusterprüfberichte und Rückverfolgbarkeit.

In der Praxis ist QIF unterschiedlich weit verbreitet. Fragen Sie bei der Auswahl einer Software, ob QIF beim Import von Merkmalen und beim Export von Ergebnissen unterstützt wird und in welcher Version. Für viele Betriebe bleibt DMIS das Programmformat, während QIF den Austausch von Merkmalen und Ergebnissen übernimmt. Beide schließen sich nicht aus.

Typische Fehler beim Arbeiten mit DMIS-Programmen

Wer Programme austauscht oder per Hand anpasst, begegnet immer wieder denselben Stolperstellen. Die meisten lassen sich mit klaren Regeln vermeiden.

• Einheiten nicht geprüft: Ein Programm in Zoll läuft in einer auf Millimeter eingestellten Umgebung mit falschen Maßen.
• Taster nicht abgeglichen: Tasternamen und Geometrie im Programm passen nicht zur Konfiguration der Zielmaschine.
• Ausrichtung übernommen, aber Aufspannung geändert: Das Bezugssystem stimmt nicht mehr, die Maschine fährt ins Leere oder kollidiert.
• Sicherheitsebenen fehlen: Zwischenpunkte, die die alte Software automatisch eingefügt hat, sind im exportierten Programm nicht enthalten.
• Auswerteverfahren unterschiedlich: Zwei Softwarepakete berechnen aus denselben Punkten verschiedene Ausgleichselemente (zum Beispiel Gauß gegenüber Minimum-Zone) und liefern deshalb unterschiedliche Ergebnisse.
• Versionen nicht verwaltet: Geänderte Programme werden ohne Freigabe überschrieben, und niemand weiß, mit welchem Stand ein Teil gemessen wurde.

Checkliste: DMIS-Fähigkeit einer Messsoftware prüfen

Wenn Sie eine Messsoftware oder Maschine anschaffen und Wert auf Neutralität legen, fragen Sie gezielt nach – und lassen Sie sich die Antworten schriftlich und am eigenen Programm zeigen. Das gilt für neue Maschinen ebenso wie für eine gebrauchte Koordinatenmessmaschine oder eine Nachrüstung mit neuer Software.

• Welche DMIS-Version und welche Konformitätsklassen werden beim Import und Export unterstützt?
• Werden beim Export herstellerspezifische Erweiterungen geschrieben, und lassen sie sich abschalten?
• Kann die Software als I++-DME-Client fremde Maschinen ansteuern, oder unterstützt die Steuerung einen I++-Server?
• Werden Merkmale und Ergebnisse als QIF ausgetauscht?
• Gibt es eine Offline-Lizenz mit Simulation und Kollisionsprüfung?
• Wie werden bestehende Programme migriert, und wer trägt den Aufwand?
• Wie wird nach der Migration nachgewiesen, dass die Ergebnisse gleich bleiben?