Um Strukturen zu überprüfen, braucht es entsprechende Messtechniken. © Fotolia/Grispb
Um präzise Daten zu liefern, müssen Messgeräte regelmäßig kalibriert werden. Dabei helfen Prüfkörper, Referenzwerte bereitzustellen und somit die Genauigkeit des Messgerätes zu beurteilen.
Bei vielen flächenhaft arbeitenden Messtechniken, die aufgrund ihrer bisher nicht vollständigen Normung wenig verbreitet sind, sind beispielsweise Normale nötig. Mittels eines von Forschern der Opti-Cal GmbH neu entwickelten Normale lassen sich nun Messgeräte (wie auch Mikroskope) kalibrieren, die etwa Mikrostrukturen auf Bauteilen prüfen. „Es ist nicht ungewöhnlich, dass beim Messen derselben Probe fünf baugleiche Geräte des gleichen Herstellers fünf leicht verschiedene Werte liefern“, nennt Matthias Eifler, Geschäftsführer der Opti-Cal GmbH, als Beispiel. Um dies so gut wie möglich zu vermeiden, kämen beim Kalibrieren Prüfkörper zum Einsatz, die als entsprechende Referenz dienen.
Ein relativ neues Feld stellt die optische Messtechnik im Mikrobereich dar. In den vergangenen Jahren habe sich in der Forschung viel getan, wie Eifler erklärt. „Oberflächen von Bauteilen sind zum Beispiel mit funktionellen Eigenschaften ausgestattet“, ergänzt Julian Hering, seines Zeichens Entwicklungsleiter der Opti-Cal GmbH. Ihre Mikrostruktur sei derart gestaltet, dass sie etwa Reibung und Verschleiß senken würden.
Um diese Strukturen zu überprüfen, brauche es aber entsprechende Messtechniken, etwa spezielle Mikroskope, und dafür allgemein gültige Standards. Eine entsprechende Norm zur Kalibrierung (DIN EN ISO 25178-700) sei laut den Experten schon in Arbeit und solle bald gültig werden. „Wir haben ein Normal entwickelt, das die Kalibrierung nach der künftigen Norm ermöglicht“, unterstreicht Eifler.
Vollständige Kalibrierung
Hierbei handle es sich um einen Probenkörper, auf dem sechs unterschiedliche Mikrostrukturen in vier verschiedenen Größen aufgebracht seien. Das reiche von sternförmigen Rillen bis zu Kreuzgittern mit Flächen von 100 mal 100 bis 800 mal 800 Mikrometern. „Insgesamt ergeben sich 24 Messbereiche. Mit diesen Formen ist eine vollständige Kalibrierung der Geräte möglich“, erläutert Hering. „An einem Mikroskop lassen sich damit Vergrößerungen vom Fünf- bis zum 100-Fachen abdecken.“
Auch in anderen Bereichen spielt Kalibrierung heute eine wichtige Rolle. So gibt es beispielsweise weltweit nur drei offizielle Kalibrierlabore für Laserleistungs- und -energiemessgeräte von Gentec-EO. Eines davon, die zentrale Anlaufstelle für Kunden aus ganz Europa, befindet sich bei LASER COMPONENTS. Das Unternehmen hat sich auf die Entwicklung, Herstellung sowie den Vertrieb von Komponenten und Dienstleistungen für die Lasertechnik und Optoelektronik spezialisiert. Bei LASER COMPONENTS könnten Unternehmen ihre Prüfmittel regelmäßig auf ihre Genauigkeit untersuchen und neu kalibrieren lassen. Dabei benutze LASER COMPONENTS laut eigenen Angaben denselben Messaufbau wie der Hersteller. Dieser werde regelmäßig durch Vergleichskalibrierungen validiert. Als Referenz, gegen die die Kalibrierung stets erfolge, diene ein sogenannter „Gold Standard“-Messkopf, der regelmäßig bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) oder dem National Institute of Standards and Technology (NIST) in den USA kalibriert werde. Beides garantiere eine besonders hohe Präzision des Kalibriervorgangs.
Neben den Messgeräten könnten auch Anzeigegeräte von Gentec-EO kalibriert werden. Normierte Messgeräte würden dabei sicherstellen, dass die elektrischen Signale, die der Monitor empfange, richtig umgesetzt und die Anzeigen den tatsächlichen Messergebnissen entsprechen würden. Eine regelmäßige Kalibrierung von Messinstrumenten sei notwendig, da diese durch Alterungsprozesse und Umwelteinflüsse einer Drift unterliegen können. Unternehmen, die nach ISO 9001 zertifiziert seien, müssten beispielsweise nachweisen, dass ihre Prüfmittel in einem festgelegten Zeitintervall überwacht werden.
Farbprofile in Software hinterlegt
Da jedes Material seine eigenen Oberflächeneigenschaften besitze, würden die Farbmessgeräte für die „ColorGATE RIP“-Softwarelösungen ausgereifte Systeme für die Farbmessung bieten. Auch für anspruchsvollste Digitaldruckanwendungen, wie das Unternehmen betont. ColorGATE vertreibt Farbmessgeräte und Zubehör für das Farbmanagement, um Farbprofile für digitale Bildverarbeitung, Prepress und Digitaldruck zu erstellen. Seien die benötigten Farbprofile einmal erstellt, würden diese in der Software hinterlegt und damit für die bestmögliche Farbtransformation der Druckaufträge – vom Herkunftsformat in den Farbraum des Drucksystems – sorgen. Gebe es dennoch Farbschwankungen, könnten diese mithilfe von geeigneter Messtechnik erkannt und durch Rekalibrierung korrigiert werden – noch bevor sie für das menschliche Auge sichtbar würden.
Ein spezialisiertes Messgerät sei beispielsweise das Sphere-Spektrophotometer. Es könne Reflexionsmessungen auf zwei Arten durchführen. Und zwar mit Spekular (SPIN – SPecular INcluded) oder ohne Spekular-Reflexionsmessung (SPEX – SPecular EXcluded). Die Spekular-Öffnung könne dabei während der Messung gezielt geöffnet und geschlossen werden, um Spiegelreflexion wie Glanz in die Messung einzubeziehen oder auszuschließen. Denn wenn Farbwiedergabefehler auftreten würden, könne dies zu kostspieligem Ausschuss und Nachbearbeitungen führen. Etwa, wenn es eine Verwechslung zwischen Kundenspezifikation und Output gab oder Farbabweichungen von Charge zu Charge aufgetreten seien.
Die Spektrophotometer der „X-Rite Ci6X“-Familie würden Ausschussraten und Fehldrucke reduzieren und zudem die Time to Market sowie die Rentabilität verbessern. Das tragbare Kugelspektrophotometer „Ci62“ wiederum sei ein Hochleistungsinstrument, welches speziell für präzise Farbmessungen auf reflektierenden Oberflächen entwickelt wurde. Dazu zählen auch Anwendungen mit strukturierten Materialoberflächen oder das Bedrucken von Metallsubstraten. Das Handheld-Spektrophotometer „Ci64“ sei überdies in drei Modellen erhältlich – mit simultanem SPIN/SPEX, korrelierten Reflexionsmessungen und einer Option für UV-Messung.
„EmSens“ von EVT Eye Vision Technology wiederum ist eine Kombination aus einem Single-Board-Computer wie etwa „Odroid XU4“ oder „Pine“ und der „Basler dart board level USB 3.0 Kamera“. Dieses Embedded-Vision-System habe laut dem Hersteller viele Vorteile. So enthalte es unter anderem alle Komponenten des Bildeinzugs onboard inklusive EyeVision-Bildverarbeitungssoftware. EmSens bedeute eine kleine, kompakte Lösung mit geringem Platzbedarf. Im Hutschienengehäuse lasse sich EmSens sehr einfach in einen Schaltschrank einbauen. Die dart Kamera verfüge über ein CS-Mount- oder S-Mount-Gewinde oder sei auch ohne Mount erhältlich. Der Anwender könne zwischen Graubild- und Farbsensoren und drei verschiedenen Auflösungen wählen. EyeVision habe vorgefertigte Befehle zur Lösung von Applikationen wie zum Beispiel Messtechnik, Mustervergleich, Objekte zählen (BLOB), Code-Lesen (Barcode, DMC, QR, OCR/OCV), Farbprüfung, Oberflächenprüfung oder auch Vollständigkeitsprüfung. Dabei gebe es keinen Unterschied in der Softwareoberfläche zwischen PC-Version oder ARM-Version. Der Anwender könne mit der EyeVision-Software wie gehabt auf der grafischen Benutzeroberfläche mit der Drag-and-drop-Programmierung Prüfprogramme erstellen. Dazu seien keine Programmierkenntnisse nötig. (TM)
www.opti-cal.de
www.lasercomponents.com
www.colorgate.com
www.evt-web.com