Runde Sache

360° Lasermesstechnik zur Vermessung von Hohlräumen

Auf der Suche nach einer Lösung zur Innenraumvermessung hat GL Messtechnik die Triangulations-Technologie weiterentwickelt.

Bild 1 | Der Triangulations-Sensor Citris kann Innenräume von Bohrungen, Rohren und Behältern ohne den Einsatz rotierender Bauteile detailgenau vermessen. (Bild: GL Messtechnik GmbH)

Der Circular Trangulation Sensor (Citris) misst die Innengeometrie von Bohrungen, Röhren, Behältern und sonstigen Hohlräumen. Dadurch eignet sich der Sensor zur Inspektion von Zylindern, vom Kanal bis hin zur Pipeline, und für Behälter, wie z. B. Gasflaschen. Bewegt man den Sensor axial, so entsteht eine 3D-Punktwolke der Innenoberfäche. Durch seine Triggerfunktion ermöglicht er eine hochgenaue Tiefenbestimmung.

Sensor misst auf Kreislinie

Im Gegensatz zu Sensoren, die sich um ihre eigene Achse drehen lassen, um damit einen Hohlraum rundum zu vermessen, misst Citris auf einer Kreislinie. Dazu erzeugt er einen 360° nach außen gerichteten Strahl ohne rotierende Bauteile. In einer Ebene rund um den Sensor wird eine Linie auf der Innenoberfläche des Messobjektes abgebildet. Eine Matrixkamera mit quadratischem Bildsensor und hoher Auflösung wertet diese Linie aus und erzeugt damit die 2D-Kontur eines Schnittes auf einer Ebene. 2.048 Radien werden entlang des Umfangs erfasst. Der Sensor verfügt über eine USB3-Buchse zur 12V-Spannungsversorgung und Datenausgabe. Es sind Sensoren mit Radius Messbereichen von 20 bis 1.000mm verfügbar. Die Standardsensoren haben 50mm Durchmesser bei einer Länge von 150 bis 250mm. Die Laserklasse 2M ermöglicht Einsätze ohne besonderen Sicherheitsaufwand. Für Entwickler, die den Sensor in ihre eigenen Anwendungen integrieren wollen, steht eine API zur Verfügung.

Bild 2 | Mit Hilfe einer 3D-Software kann der Betrachter die Innengeometrie drehen, wenden und auch in sie eintauchen, um Maße von wichtigen Kenngrößen zu nehmen. (GL Messtechnik GmbH)

Breite Anwendungsfelder

Für die Rohrinspektion wird eine 2D-Analysesoftware zur Anzeige von Radien und Ovalität, Gaußradius, Minimalkreis, Maximalkreis und zur Toleranzüberwachung eingesetzt. Mit einem Stativ oder einem ins Rohr eingesetzten Laufwagen kann der Sensor in beliebigen Tiefen des Rohres eine Prüfung durchführen. Für die 3D-Prüfung von Rohrenden gibt es einen Scanner, der bis zu 300mm tief in das Rohr hineinfährt und dabei das Rohrende komplett von innen inspiziert. Gemessen werden dabei Beulen, Dellen, Schweißnähte sowie die Schnittgeometrie am Rohrende. Für die Komplettvermessung von Rohren steht ein Laufwagen zur Verfügung der die gesamte Innenoberfläche auf Fehlstellen kontrolliert. Auch die Geradheit des Rohres kann damit ermittelt werden. Bei 90 Scans/s kann in 10s ein 14m langes Rohr in 900 Schnitten à 2.048 Radien geprüft werden. Die mehr als 2 Millionen Messpunkte ermöglichen eine detaillierte Oberflächeninspektion. Für sehr kleine Öffnungen gibt es einen Sensor, der an der Spitze eines Endoskops arbeitet und die Innengeometrie des Objektes als Punktwolke im STL-Format ermittelt. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Kanalinspektion und -sanierung. Der Sensor ist fast auf jeden Kanalroboter adaptierbar. Kanalkontur, Seitenöffnungen, und herausgebrochene Stellen können in 3D exakt vermessen werden. Reparaturen, die mittels Schlauch-Lining durchgeführt werden, können durch Vorher/Nachher-Messungen überwacht und protokolliert werden. Auch im Zentrum einer Rundbiegemaschine überwacht der Sensor den Biegeprozess online auf 2.048 Winkelpositionen. Die generierten Messdaten werden an die Steuerung der Maschine zurückgegeben, damit die Werkzeuge in Echtzeit justiert werden. Für die Zukunft ist geplant, die Bandbreite der Sensorendurchmesser zu erweitern und den Temperatur-Arbeitsbereich von bisher 10 bis 40°C auf 80°C zu erhöhen.