\“Die Computer und die Kameras mussten wir warten und auswechseln, die Objektive noch nie\“, freut sich Albert Schweser, Gründer und Geschäftsführer von Ascona. Vor acht Jahren begann er mit der Entwicklung des optischen Messsystems Promex Expert, das den kleinen Bildverarbeiter zum Weltmarktführer machte. Der Clou dabei: Profilhersteller können während der laufenden Produktion die Maße von Aluminiumprofilen messen. Mit herkömmlichen taktilen Messsystemen geht das nicht, da diese nur in einem klimatisierten, vollständig staub- und vibrationsfreien Raum zuverlässig arbeiten – Bedingungen, die in einer Produktionshalle niemals gegeben sind. Tücken bei der Herstellung Renommierte Hersteller von Aluminiumprofilen wie Sapa, Hydro und Alcan zählen zu den Kunden von Ascona. Von der Zierleiste am Armaturenbrett über Fensterprofile bis hin zu den Lamellen an der Fassade des zweithöchsten Wolkenkratzers der Welt, des \’Taipei 101\‘ in Taiwan, erfüllen diese Profile einen wichtigen Zweck. Aluminiumprofile sind oft belastbarer als Flachmaterial, leicht und witterungsbeständig. Doch ihre Form ist komplex und die Toleranz bei Abweichungen gering. Schon ein Bruchteil eines Millimeters befördert ein Profil mitunter ins Aus, weil das Fenster nicht mehr hermetisch abschließt oder der Autositz nicht sauber in der Schiene läuft. Die Produktion von Profilen ist aufwändig und fehleranfällig: Sinkt die Temperatur nur ein kleines bisschen, nimmt der Druck geringfügig zu oder ist das Werkzeug ein wenig abgenutzt, schon sind die Maße außerhalb der Toleranz. Umso wichtiger ist für die Hersteller eine zuverlässige Qualitätskontrolle. Noch vor zehn Jahren mussten die Hersteller nach Produktionende ein Profilstück zur Probe ins Labor schicken. Wurde dort ein Fehler festgestellt, mussten sie die ganze Fuhre einschmelzen und neu pressen. Durch regelmäßige Kontrollen während der Produktion, wie sie das System von Ascona ermöglicht, können Profilhersteller Abweichungen zeitnah erkennen und die Fertigung stoppen. So reduzieren sie Aufwand und Kosten. Bei durchschnittlich vier Toleranzfehlern pro Woche und einem stündlichen Betriebspreis von 2.000 Euro für die Aluminiumpresse sparen sie mehrere Tausend E pro Woche. Verzeichnungsfrei messen Die Besonderheit des Prüfsystem von Ascona sind ein spezielles Objektiv und der pfiffige Aufbau. \“Als wir die ersten Anfragen nach so einem System bekamen, habe ich mir mal angeschaut, wie ein taktiles Prüfgerät misst. Dadurch bin ich auf die Idee gekommen, den Aufbau umzudrehen – eigentlich ganz einfach, nur hat das vorher noch niemand probiert\“, erklärt Albert Schweser. Im Gegensatz zu herkömmlichen Messgeräten liegt das Profilstück im Prüfystem bei dieser Lösung horizontal und wird nicht ertastet, sondern berührungslos von vorne fotografiert. Die Schnittkante der Profilstücke ist jedoch variabel und oft schräg, da der Fertigungsmitarbeiter die Stücke meist auf die Schnelle schneidet. Aus diesem Grund wird ein telezentrisches Objektiv wie das Visionmes 300/42 von Carl Zeiss benötigt. Durch die Anordnung der Linsen, deren Radien, Brechzahlen und Abstände exakt berechnet sind, garantiert das telezentrische Objektiv einen Schärfentiefenbereich von mehreren Zentimetern. Egal wo in diesem Bereich sich das Messobjekt befindet, es entsteht immer ein scharfes, verzeichnungsfreies Bild auf der Kameraebene. Eine Verzeichnung ist eine optische Verzerrung. Sie kann z.B. dazu führen, dass eine Gerade krumm oder ein rechter Winkel spitz im Bild erscheinen. Ein normales Objektiv würde eine der Kanten des schräg abgeschnittenen Profilstücks unscharf darstellen, da sie sich auf unterschiedlichen Ebenen befinden. Egal wie schräg der Schnitt ist, durch die Telezentrie-Eigenschaft bildet das Visionmes-Objektiv die Kontur des Bauteils verzeichnungsfrei auf der Kameraebene ab. Mithilfe komplexer mathematischer Methoden berechnet die Bildverarbeitungssoftware von Ascona dann aus dem Bild die CAD-Daten, vergleicht sie mit den Konstruktionswerten und hebt die Abweichungen farblich hervor. Auf einen Blick sieht der Fertigungsmitarbeiter, ob und wie weit das Profilstück von den Normdaten abweicht. Die Umgebung in den Produktionshallen von Profilherstellern ist rau. Riesige Temperaturschwankungen beim Erhitzen des Aluminiums, große Druckunterschiede, wenn das flüssige Material durch das Werkzeug gepresst wird, und Unmengen von Staub und Schmutz stellen das Material auf die Probe. Ein normales Objektiv würde diesen Bedingungen nicht Stand halten. Steigt die Temperatur z.B. stark an, dehnt sich ein Objektiv aus. Carl Zeiss kompensiert diesen Effekt durch zusätzliche Bauteile, die bei Erwärmung kleiner werden. So verändert sich die Größe insgesamt nicht. Den unterschiedlichen Druckverhältnissen in der Produktion begegnen die Optik-Experten, indem sie das System nicht hermetisch abschließen und so einen Gasaustausch ermöglichen. Darüber hinaus sind die Objektive groß und lichtstark. Die Konstrukteure können so mit einer einzigen Aufnahme bei geringer Belichtungszeit das gesamte Messobjekt erfassen – selbst große Profile mit einem Durchmesser von bis zu 30cm. Vibrationen in den Produktionshallen stören die Aufnahmen deshalb kaum. Qualitätssicherung von Anfang an Das Objektiv ist eines der kompliziertesten Bauteile im Gerät von Ascona. \“Wir können es nicht einfach auswechseln wie den Computer oder die Kamera, da es auf die anderen Geräte im Messsystem abgestimmt sein muss. Würde ein Objektiv ausfallen, hätten wir ein echtes Problem\“, beschreibt der Geschäftsführer die Bedeutung der Optik. Von Anfang an achtete er deshalb bei seiner Suche nach einem zuverlässigen Optik-Partner in erster Linie auf die Qualität, nicht auf den Preis. Aus diesem Grund entschied sich das Unternehmen für die Zusammenarbeit mit Carl Zeiss. Die Entscheidung zahlte sich aus: Die Objektive entpuppten sich als das widerstandsfähigste Bauteil im System. \“Vor einigen Jahren gab es bei einem unserer Kunden im Vorarlberg in Österreich Hochwasser. Unsere Maschine stand über einen Meter im Wasser. Der Computer war kaputt, die Kamera war kaputt, der Bildschirm war kaputt – nur das Objektiv nicht\“, erzählt Schweser. Die Abweichungen von den Normmaßen in der Produktionskontrolle von Profilen sind oft so gering, dass das menschliche Auge sie nicht wahrnehmen kann. Da sie jedoch maßgeblich über die Qualität eines Profils entscheiden, müssen die Prüfsysteme hochpräzise arbeiten. Das Visionmes-Objektiv hat eine Verzeichnung von maximal 0,02% (etwa 5µm) über das gesamte Bildfeld im Messgerät von Ascona. Bis zu 0,5%, also 200µm, beträgt die Verzeichnung bei Objektiven anderer Hersteller. Diese Genauigkeit erreicht Carl Zeiss nicht allein durch das Design. Der Feinschliff erfolgt in der Qualitätssicherung. Anhand eines Prüfbildes messen die Optik-Experten aus Jena die Verzeichnung der Objektive und justieren dann die letzten Feinheiten wie z.B. die Lufträume zwischen den Linsen. So verlässt kein Objektiv die Produktionshallen, das nicht verzeichnungsarm ist. \“Wir bauen die Objektive sofort ein. Prüfen müssen wir sie vorher nicht – das kann unser Partner besser als wir\“, erklärt Ascona-Geschäftsführer Schweser. Acht Jahre lang besteht die Partnerschaft zu Carl Zeiss bereits, und 200 Zeiss Objektive hat Ascona seither in dem Prüfsystem Promex Expert ausgeliefert. Von der Qualität profitierten auch die Endanwender, die sich auf den einwandfreien Einsatz des Prüfsystems verlassen: Es misst immer wieder mit der gleichen Präzision, ohne auszufallen.
Carl Zeiss AG
