Der FaroArm ist ein portabler Messarm von FARO und gehört zu einer anderen Geräteklasse als die bekannten Focus-Laserscanner. Während ein Scanner ganze Räume erfasst, misst der Arm einzelne Bauteile mit sehr hoher Präzision. Dieser Beitrag erklärt das Messprinzip, die typischen Anwendungen und die Grenzen gegenüber stationären Messmaschinen und Laserscannern.
Was ist ein Messarm?
Fachlich spricht man von einer portablen Koordinatenmessmaschine (englisch Portable CMM, Coordinate Measuring Machine). Der Arm besteht aus mehreren Segmenten, die über Drehgelenke miteinander verbunden sind, meist mit sechs oder sieben Achsen. In jedem Gelenk messen Winkelgeber laufend die Stellung. Aus den bekannten Segmentlängen und den Gelenkwinkeln berechnet die Software die exakte Position der Messspitze im Raum.
An der Spitze sitzt entweder ein Taster, mit dem einzelne Punkte durch Antasten aufgenommen werden, oder ein Laserlinienscanner, der Oberflächen berührungslos als dichte Punktwolke erfasst. Viele Arme lassen sich mit beiden Varianten ausstatten. Die taktile Messung eignet sich für Bohrungen, Kanten und Bezugsflächen, die berührungslose für Freiformflächen und Gussteile.
Genauigkeit und Modellreihen
Die erreichbare Genauigkeit liegt je nach Armlänge, Modell und Messaufgabe typischerweise im Bereich von wenigen Hundertstelmillimetern bis etwa einem Zehntelmillimeter. Längere Arme haben einen größeren Arbeitsbereich, sind aber in der Regel etwas ungenauer als kurze. Für die Abnahme und Überwachung von Messarmen gibt es mit der DIN EN ISO 10360-12 eine eigene Prüfnorm.
Die FaroArm-Generationen der letzten Jahre tragen den Namen Quantum. Das Spitzenmodell Quantum S wurde später um den Quantum M ergänzt, der vergleichbare Funktionen mit einer etwas niedrigeren Genauigkeitsspezifikation verbindet und sich an Anwendungen richtet, die nicht die höchsten Anforderungen stellen. Konkrete Werte hängen von Armlänge und Messkopf ab und sollten dem jeweiligen Datenblatt entnommen werden.
Typische Anwendungen
- Qualitätskontrolle: Abgleich gefertigter Bauteile mit dem CAD-Sollmodell; Abweichungen werden farbig dargestellt und in Prüfberichten dokumentiert.
- Erstmusterprüfung: vollständige Vermessung neuer Teile vor Serienbeginn.
- Montage und Ausrichtung: Kontrolle von Passungen, Bohrbildern und Lage von Maschinenkomponenten direkt an der Anlage.
- Reverse Engineering: Digitalisierung vorhandener Teile, für die keine Zeichnungen mehr existieren, als Grundlage für ein neues CAD-Modell.
- Werkzeug- und Vorrichtungsbau: Prüfung von Lehren und Vorrichtungen ohne Ausbau.
Messarm, stationäre Messmaschine oder Laserscanner?
Stationäre Koordinatenmessmaschinen im Messraum sind genauer als ein Messarm, verlangen aber, dass das Bauteil dorthin gebracht wird. Der Messarm kommt zum Bauteil: Er wird auf einem Stativ oder Magnetfuß direkt in der Fertigung oder an der Anlage aufgebaut. Er ist damit ein Kompromiss aus Mobilität und Präzision, der für viele Prüfaufgaben ausreicht, aber nicht für jede.
Gegenüber einem terrestrischen Laserscanner ist der Arbeitsbereich des Messarms klein, die Genauigkeit dafür deutlich höher. Für die Erfassung von Räumen, Hallen und Gebäuden ist der Laserscanner das passende Werkzeug, für das einzelne Bauteil mit engen Toleranzen der Messarm. Bei großen Objekten kann der Arm durch Umsetzen in mehreren Positionen messen; dafür sind gemeinsame Referenzpunkte nötig, und jede Umsetzung bringt zusätzliche Unsicherheit mit sich. Einen breiteren Vergleich der Verfahren bietet der Beitrag 3D-Scanning-Verfahren im Vergleich, zur industriellen Anwendung der Beitrag zur 3D-Messtechnik in der Industrie.
Messarm oder Laserscanner
Der FaroArm misst Bauteile taktil oder per Laserlinie mit einer Genauigkeit, die ein Gebäudescanner nicht erreicht, und eignet sich vor allem für Prüfung, Montage und Reverse Engineering in der Industrie. Für Gebäude, Hallen und Anlagen im größeren Maßstab ist dagegen das terrestrische Laserscanning das geeignete Verfahren.