In der Dimensionsprüfung ist der Profilprojektor – in vielen Märkten auch als optischer Komparator bekannt – nach wie vor eines der am weitesten verbreiteten Instrumente für zweidimensionale Messungen. Dank seiner einfachen Konstruktion, der unkomplizierten Bedienung und der zuverlässigen Ergebnisse gehört er weiterhin zur Standardausrüstung in Metrologielaboren und Produktionswerkstätten. Die beiden englischen Bezeichnungen „Profilprojektor“ und „optischer Komparator“ bezeichnen denselben Instrumententyp und werden synonym verwendet.
1. Was ist ein Profilprojektor?
Ein Profilprojektor ist ein Präzisionsmessgerät, das optische, mechanische und elektronische Technologien vereint. Sein optisches System projiziert eine vergrößerte Kontur des Werkstücks mit fester Vergrößerung auf einen Bildschirm. Der Bediener misst dann Maße, Winkel, Formen und Positionen direkt auf dem Bildschirmbild oder vergleicht es mit einer darübergelegten Referenzkarte.
Im Gegensatz zur taktilen Messung misst ein Profilprojektor, ohne Kraft auf das Werkstück auszuüben. Dadurch eignet er sich besonders für dünnwandige, miniaturisierte oder weiche Teile, die sich unter taktilen Messtastern verformen und unzuverlässige Ergebnisse liefern können.
2. Funktionsprinzip
Das Grundprinzip lautet: „Vergrößerte Projektion + Vergleichsmessung“. Bei der gebräuchlichsten Anordnung – der Durchlichtbeleuchtung (Rückbeleuchtung) – befindet sich die Lichtquelle unterhalb des Werkstücks. Paralleles Licht fällt an den Kanten des Werkstücks vorbei, und das Objektiv projiziert eine scharf vergrößerte Silhouette auf den Projektionsschirm. Die Kante des Bildes entspricht der tatsächlichen projizierten Kontur des Werkstücks: Die auf dem Bild gemessenen Abstände und Winkel, dividiert durch die Vergrößerung, ergeben die tatsächlichen Abmessungen des Werkstücks.
Bei einer 10-fachen Vergrößerung entspricht ein Abstand von 100 mm auf dem Bildschirm einer tatsächlichen Abmessung von 10 mm am Bauteil.
Durchlichtbeleuchtung eignet sich für Werkstücke, deren kritische Merkmale durch ihre Kontur definiert sind, wie z. B. Schablonen, Stanzteile, Gewinde und Zahnräder. Auflichtbeleuchtung wird eingesetzt, wenn Oberflächenmerkmale geprüft werden müssen. Das Bild auf dem Schirm kann je nach optischer Konfiguration aufrecht oder seitenverkehrt sein.
Es ist bemerkenswert, dass der Projektionspfad ein telezentrisches optisches Design verwendet. Ein herkömmliches Objektiv erzeugt eine perspektivische Verzerrung – nahe Objekte erscheinen größer, entfernte kleiner. Ein telezentrisches System hält die Vergrößerung konstant, unabhängig davon, wo sich das Objekt auf der Bühne befindet oder wo das Bild auf die Leinwand fällt. Genau dies ermöglicht es, aus dem vergrößerten Bild die tatsächlichen Abmessungen abzuleiten.
3. Instrumentenstruktur
(1) Optisches System: Lichtquelle, Kondensorlinse, Objektiv und Projektionsschirm. Die Qualität des optischen Systems bestimmt die Bildqualität – ein scharfes Objektiv mit präziser Vergrößerung ist Voraussetzung für genaue Messungen.
(2) Mechanische Konstruktion: der Arbeitstisch und das Höhenverstellsystem. Die Ausführungen unterscheiden sich je nach Maschinentyp. Vertikale Modelle heben und senken typischerweise die Z-Achse (Linse) anstatt des Tisches, was die Tragfähigkeit des Tisches erhöht; andere Ausführungen heben den Projektionstubus an, wodurch auch schwere Präzisionsteile ohne Genauigkeitsverlust vermessen werden können.
(3) Datenverarbeitungssystem: Das Multifunktions-Datenverarbeitungssystem DP300 von JATEN unterstützt beispielsweise Mehrpunktabtastung, Koordinatenrotation und Messung von Punkten, Linien, Abständen und Winkeln mit Datenausgabe über eine RS-232-Schnittstelle.
4. Wichtigste Vorteile
Hohe Genauigkeit: Bei Durchlichtmessung beträgt der Konturmessfehler weniger als 0,08 %, und der Anzeigefehler der Koordinatenmessung kann (3+L/200) μm erreichen, wobei L die gemessene Länge in mm ist. Zu beachten ist, dass sich der zulässige Fehler mit zunehmender Messlänge vergrößert – ein wichtiger Punkt bei der Beurteilung, ob das Instrument eine vorgegebene Toleranz einhält.
Effiziente Prüfung: Komplexe Werkstücke wie Schablonen, Stanzteile, Nocken, Gewinde, Zahnräder und Formfräser können in einer Aufspannung auf Konturabmessungen und Oberflächenformen geprüft werden.
Niedrige Bedienschwelle: Moderne Maschinen unterstützen sowohl die Bedienung per Maus/Tastatur als auch per Touchscreen, und eine spezielle Messsoftware übernimmt die Berechnung und Datenprotokollierung automatisch.
Komfortable Datenausgabe: Die Ergebnisse können in die Formate TXT, Excel und andere exportiert werden; optionale Mikrodrucker und Fußschalter beschleunigen die Datenerfassung.
5. Typische Anwendungen
Profilprojektoren finden breite Anwendung im Maschinenbau, Formenbau, Instrumentenbau, der Elektronikindustrie und der Leichtindustrie sowie an Universitäten, Forschungsinstituten und in Abteilungen für Metrologie und Verifizierung. Typische Bauteile sind:
- Konturabmessungen von Schablonen und Stanzteilen
- Werkzeuge und Schneidwerkzeuge wie Nocken, Gewinde, Zahnräder und Formfräser
- Präzisionsminiaturteile wie Anschlüsse, Uhrenkomponenten und Diamantprodukte
Bei der Maschinenauswahl gilt: Vertikale Projektoren eignen sich für Produktionslinien und QC-Abteilungen, insbesondere für die wiederholte Messung kleiner Teile; horizontale Projektoren ergänzen vertikale Modelle für schwer zugängliche Dimensionen und Betrachtungspositionen und eignen sich für größere Teile oder die Inspektion von der Seite.
6. Zusammenfassung
Der Profilprojektor ermöglicht die zweidimensionale Prüfung komplexer Konturen durch direkte Projektion und Vergleich. In Kombination mit digitalen Datenverarbeitungssystemen gewährleistet er eine effiziente Prüfung und ein leistungsfähiges Datenmanagement. Für 2D-Prüfaufgaben mit Fokus auf Kontur und Form ist er eine kostengünstige und zuverlässige Lösung.
JATEN bietet ein komplettes Sortiment an Profilprojektoren für verschiedene Werkstückgrößen und Betrachtungsrichtungen: Horizontale Modelle (JTDHB12 , JTDHB16/24 ) eignen sich für größere Teile und schwer zugängliche Bereiche, während vertikale Modelle ( JTD , JTDVB12 , JTDVB16 ) besonders für die wiederholte Messung kleiner Teile geeignet sind. Detaillierte Konfigurationen und Spezifikationen finden Sie auf der Produktseite der Profilprojektoren .
In den kommenden Artikeln dieser Reihe werden wir uns mit der Auswahl zwischen horizontalen und vertikalen Modellen, dem Unterschied zwischen Profilprojektor und Videomessgerät sowie der Interpretation von Genauigkeitsangaben befassen.