Was bedeutet Multisensor in der Koordinatenmesstechnik?
Multisensor-Messtechnik bezeichnet Koordinatenmessgeräte, die mehrere physikalisch verschiedene Antastverfahren in einer Maschine nutzen. Alle Sensoren arbeiten im selben Maschinenkoordinatensystem. Ein Kreis, den die Kamera erfasst, und eine Fläche, die der Taster antastet, lassen sich deshalb direkt miteinander verknüpfen – etwa zu einem Abstand oder einer Lagetoleranz.
Die Basis ist fast immer die optische Bildverarbeitung: Eine Industriekamera mit Objektiv erfasst Kanten im Auflicht oder im Durchlicht, die Software erkennt sie automatisch und berechnet daraus Geometrieelemente wie Punkt, Linie, Kreis oder Bohrungsmuster. Die Bildverarbeitung misst berührungslos und schnell, sieht aber nur, was die Optik von oben erfassen kann.
Hier ergänzt der taktile Taster. Er erreicht Flächen, Bohrungswände und seitliche Merkmale, die für die Kamera verdeckt sind, und liefert Antastpunkte unabhängig von Farbe, Glanz oder Kantenkontrast. Als dritte Sensorart kommt ein Laser- oder Weißlichtsensor hinzu. Er misst Höhen und Profile berührungslos – nützlich bei weichen, empfindlichen oder sehr kleinen Strukturen, an denen ein Taster das Werkstück verformen oder gar nicht ansetzen kann.
- Bildverarbeitung: Kanten, Konturen, Bohrungsbilder, 2D-Geometrie in der Ebene
- Taktiler Taster: Flächen, Bohrungen, Hinterschnitte, seitliche Merkmale
- Laser- oder Weißlichtsensor: berührungslose Höhen-, Ebenheits- und Profilmessung
Taktiles KMG, Videomesssystem oder Multisensor – der Vergleich
Eine klassische taktile Koordinatenmessmaschine ist für prismatische 3D-Teile mit engen Form- und Lagetoleranzen gebaut. Ein reines Videomesssystem misst flache Teile und Konturen schnell und berührungslos. Die Multisensor-Messmaschine sitzt dazwischen: Sie misst überwiegend optisch und greift dort zum Taster oder Laser, wo die Kamera an ihre Grenzen kommt.
Die Tabelle zeigt die typischen Stärken. Sie ersetzt keine Prüfung am eigenen Werkstück, denn welches System im Einzelfall besser passt, hängt von Toleranzen, Merkmalsmix und Stückzahl ab. Mehr zur rein taktilen Seite finden Sie im Ratgeber 3D-Messmaschine: Bauarten und Auswahl.
| Kriterium | Taktile KMG | Videomesssystem | Multisensor-Messmaschine |
|---|---|---|---|
| Antastprinzip | Berührend mit Tastkugel | Berührungslos per Kamera | Kamera, Taster und Laser kombiniert |
| Stärke | 3D-Form und Lage an prismatischen Teilen | Konturen und 2D-Maße an flachen Teilen | Gemischte 2D- und 3D-Merkmale in einer Aufspannung |
| Kleine, weiche oder empfindliche Teile | Eingeschränkt, Antastkraft wirkt auf das Teil | Gut geeignet | Gut geeignet, Taster nur wo nötig |
| Verdeckte Merkmale, Bohrungswände | Gut erreichbar | Nicht erfassbar | Über den Taster erfassbar |
| Messgeschwindigkeit bei vielen 2D-Merkmalen | Punkt für Punkt, eher langsam | Hoch | Hoch, optisch dominiert |
| Prüfnorm (Abnahme und Überwachung) | DIN EN ISO 10360-2 | DIN EN ISO 10360-7 | DIN EN ISO 10360-7 und -9 |
CNC-Betrieb und Serienmessung
Ihren Nutzen spielt eine Multisensor-Messmaschine vor allem in der Serie aus. Im CNC-Betrieb verfährt die Maschine Achsen, Zoom, Beleuchtung und Sensorwechsel nach einem einmal erstellten Messprogramm. Der Bediener legt die Teile ein und startet den Ablauf; die Ergebnisse sind damit unabhängig von der Person, die misst.
Ein Messprogramm lässt sich am ersten Teil per Teach-in aufbauen oder aus einem importierten CAD-Modell ableiten. Die Chotest-Systeme lesen dafür DXF, IGES und STEP ein. Mehrere Teile in einer Aufnahme misst die Maschine in einem Durchlauf nacheinander ab (Batch-Messung).
Bei vielen Kantenmerkmalen bestimmt die Messzeit den Takt. Die Novator-Serie nutzt dafür den Fly-Shooting-Modus: Die Kamera nimmt Bilder während der Tischbewegung auf, statt an jeder Position anzuhalten. Chotest gibt dafür eine 5- bis 10-fach schnellere Messung an. Die Novator-Serie und die CHT-Modelle bis CHT682 verfahren in X/Y mit bis zu 500 mm/s.
Für die Serienüberwachung zählt außerdem, was nach der Messung passiert: SPC-Kennwerte wie CA, PPK und CPK, Berichte als Excel oder PDF und der Export nach Q-DAS, damit die Daten ohne Abtippen in die Prozessüberwachung gelangen.
Typische Werkstücke und Branchen
Multisensor-Messmaschinen lohnen sich überall dort, wo ein Werkstück viele optisch gut erfassbare Merkmale hat, aber auch einzelne Maße, die nur taktil oder mit Laser zugänglich sind. Typisch sind:
- Stanz-, Dreh- und Frästeile mit Bohrungsbildern, Konturen und Höhenstufen
- Kunststoff-Spritzgussteile, die eine Antastkraft verformen würde
- Steckverbinder und Elektronikbauteile mit vielen kleinen Merkmalen
- Teile aus dem Werkzeug- und Formenbau mit Soll-Ist-Vergleich gegen CAD
- Bauteile für Automotive-Zulieferer, Luft- und Raumfahrt sowie Maschinen- und Anlagenbau
- Großformatige flache Teile wie Bleche oder Platinen, für die große Messbereiche gebraucht werden
Auswahlkriterien: Messbereich, Sensorik, Software
Messbereich: Er richtet sich nach dem größten Werkstück oder der größten Werkstückaufnahme, nicht nach dem Durchschnittsteil. Im Chotest-Programm reicht die Spanne von der CHT322A mit 300 × 200 × 200 mm bis zur CHT1216 mit 1200 × 1600 × 200 mm. Die Novator-Serie deckt 300 × 300 × 300 mm (Novator 333) bis 600 × 800 × 200 mm (Novator 682) ab. Prüfen Sie auch die zulässige Tischlast – sie liegt je nach Modell bei 25 oder 50 kg.
Sensorik: Klären Sie, welche Merkmale wirklich taktil oder per Laser gemessen werden müssen. Die Novator-Serie arbeitet mit einem 13,3x motorisierten Zoom-Objektiv (0,6X–8,0X optisch) und bietet Taster und Laserprobe als Option; der 3D-Laserscanner erfasst einen Bereich von 5 mm in Z und 30 mm Breite. Bei der CHT-Serie sind Taster und Laserprobe ab der CHT452 optional, bei den Großformaten CHT0810 bis CHT1216 integriert. Die kompakten CHT322A/CHT432A sind reine Bildverarbeitungssysteme mit manuellem Objektiv. Einen Überblick über alle Modelle gibt die Seite Multisensor-Messgeräte von Chotest.
Genauigkeit: Hersteller geben die Längenmessabweichung als Formel in Abhängigkeit von der Messlänge L an. Für die Novator 333/432 nennt Chotest (1,6 + L/250) µm in X/Y, für die CHT-Serie (2,5 + L/200) µm. Vergleichen Sie solche Angaben nur bei gleichen Bedingungen: Sie gelten im klimatisierten Messraum, für die Novator- und CHT-Serie bei 20 °C ± 2 °C.
Software: Die Software entscheidet über den Alltag. Achten Sie auf automatische Kantenerkennung, CAD-Import, die Verknüpfung von Elementen aus verschiedenen Sensoren, SPC-Auswertung und die Schnittstelle zu Ihrem CAQ-System. Lassen Sie sich ein eigenes Teil vorführen, bevor Sie entscheiden.
Wenn Ihre Teile überwiegend flach sind und nur 2D-Maße tragen, kann ein digitaler Messprojektor die wirtschaftlichere Wahl sein.
Aufstellung und Umgebung
Die angegebenen Genauigkeiten gelten nur unter Referenzbedingungen. Die Chotest-Systeme sind für 20 °C ± 2 °C spezifiziert und stehen auf einem Brückenaufbau mit Marmor-Grundplatte. Die Novator 333 wiegt 800 kg, die CHT1216 4500 kg – Boden, Zugang und Schwingungen am Aufstellort sollten Sie deshalb vor der Bestellung klären.
Werkstücke brauchen Zeit, um die Raumtemperatur anzunehmen. Wer Teile direkt aus der Fertigung misst, sollte das in der Prozessplanung berücksichtigen. Neue Geräte liefert Kneissl Messtechnik mit Inbetriebnahme, Vor-Ort-Schulung und Erstkalibrierung nach der Aufstellung.
Kalibrierung von Multisensor-Messmaschinen
Wie jedes Prüfmittel muss eine Multisensor-Messmaschine regelmäßig kalibriert werden. Die Abnahme und Überwachung optischer Koordinatenmessgeräte beschreibt DIN EN ISO 10360-7; für Geräte mit mehreren Sensoren kommt DIN EN ISO 10360-9 hinzu, die das Zusammenspiel der Sensoren im gemeinsamen Koordinatensystem prüft.
Kneissl Messtechnik ist seit 2006 DAkkS-akkreditiert (D-K-15098-01-00) und kalibriert 2,5D- und 3D-Bildverarbeitungssysteme nach DIN ISO/IEC 17025:2018 direkt bei Ihnen vor Ort. Erfasst werden die Messgrößen EUX, EUY, EUXY, EUZ und EU. Ein Gerät benötigt in der Regel 2 bis 4 Stunden, je nach Objektiv- beziehungsweise Sensorbestückung; den Kalibrierschein erhalten Sie innerhalb von 7 Arbeitstagen. Details stehen auf der Seite Kalibrierung von Videomessmaschinen.
Das übliche Intervall beträgt 12 Monate. Nach einem Umbau, einem Objektivwechsel oder bei auffälligen Messabweichungen ist eine Zwischenkalibrierung sinnvoll. Die Kalibrierung ist herstellerübergreifend: Neben Chotest kalibrieren wir unter anderem Geräte von OGP, Nikon, Mitutoyo, Hexagon und Werth.