In der Automobilindustrie ist die Volumenmessung eine wichtige Anwendung für die Motorenentwicklung. Für jeden Zylinder eines Motorblocks muss das korrekte Volumen der Brennkammer bestimmt werden. Während CAD-Daten für die Ermittlung von nominalen Volumen verwendet werden, erfordert die Konformitätsprüfung die Erfassung einer großen Anzahl von Messpunkten, die durch Linien- oder Kurvennäherung verbunden werden und schließlich zur Berechnung des Verdrängungsvolumens führen.
Taktile und Traditionelle Volumenmessung
Taktile Koordinatenmessgeräte (engl. CMM) können eine Volumenmessung mit hoher Genauigkeit durchführen, dies nimmt jedoch sehr viel Zeit in Anspruch. Im Vergleich zu taktilen Methoden sind traditionellen Methoden wie Messung mit Flüssigkeit, Gas oder Akustik wesentlich einfacher und immer noch weit verbreitet.
Die Vorteile von optischen Verfahren: Strukturiertes Licht
Optische Verfahren mit strukturiertem Licht (Streifenprojektion) bieten eine kontaktlose und bereichsbezogene 3D-Methode. Das macht die Messung deutlich schneller (Sekunden statt Stunden) und erhobenen 3D-Daten weisen eine höhere Datendichte auf und was zu einer genaueren Darstellung des Messobjekts führt.
Ein 3D-Snapshot-Sensor mit strukturiertem Licht projiziert ein Linienmuster auf den Zylinderkopf eines Motorblocks. Das Linienmuster wird von einer Kamera aus einem optimalen Winkel aufgezeichnet. Aus der Verformung der projizierten Linien wird dann die Oberflächentopologie des Zylinders berechnet.
Es gibt einen entscheidenden Vorteil bei der Verwendung dieser Inspektionsmethode. Wenn blaue LED-Streifen mit glatten Wertgradienten in engen Schritten projiziert und über den Motorblock bewegt werden, ermöglicht die Analyse dieser Werte eine bessere Positionsauflösung als die für klassische Triangulationsverfahren typische Einzelpunktmessung.
Die Streifenprojektion liefert eine Koordinatenauflösung von bis zu 1/50 der projizierten Streifenbreite. Das bedeutet der Zylinderkopf kann innerhalb von Sekunden mit der Erfassung von ein paar dutzend Aufnahmen mit leicht verschobenen Streifenpositionen komplett überprüft werden.
LMI’s innovative Lösung: Der Zylinderkopf Volume Checker
Um den spezifischen Anforderungen der Motorvolumenmessung gerecht zu werden, hat LMI den Gocator Zylinderkopf Volume Checker entwickelt. Dies ist derzeit die einzige modulare Lösung für Volumenmessung von Motoren.
Wie es funktioniert
In einem maximalen Messbereich von 100 x 154 mm projiziert der Gocator 3210 Snapshot Sensor Streifenmuster auf die Oberfläche des Motorblocks. Diese Muster werden von einer 2-Megapixel-Stereokamera aufgenommen, die eine Auflösung bis zu 2 Mikrometer erreicht. Die Stereokamera und und der helle Projektor minimieren Okklusion und erlauben eine genaue Messung selbst bei Brennkammern mit glänzenden Oberflächen.
Der Volume Checker kann Messungen bei Benzin- sowie Dieselmotoren durchführen. Diese Lösung hat eine Scanrate von 4 Hz sowie einen vertikalen Messbereich von bis zu 4 Zentimetern und erfasst jeden Zylinder mit einem einzigen Snapshot. In einer Zykluszeit von weniger als 5 Sekunden nutzt der Volume Checker ein einfacheres automatisiertes Verfahren, dass die Chance von Betriebsfehlern drastisch reduziert.
Mehrere Gocator 3210 können parallel Messungen von verschiedenen Zylindern vornehmen, um noch schnellere Zykluszeiten zu erreichen.
Der ideale 3D-Sensor für die Volumenmessung
Der Gocator 3210 Sensor modelliert den virtuellen Motorblock nach den Vorgaben des einzelnen Herstellers und ermöglicht eine Verschiebungsmessung in einer Vielzahl von Motorgrößen und Typen. Die Volumenmessalgorithmen werden von Modellparametern angetrieben, die den speziellen Verschiebungsbereich des Motorblocks beschreiben.
Sehen Sie den Gocator Zylinderkopf Volume Checker live auf der Control 2017 an LMI’s Stand #6114, Halle 6 in Stuttgart!
Für genaue Produktangaben, können Sie hier die Datenblätter des Gocator 3210 + Volume Checker herunterladen.