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Abstracts des Fortbildungsseminars Messtechnik 2008

Abstracts der Vorträge in chronologischer Reihenfolge

 

Laplace, Bayes und der GUM: Anwendung der Wahrscheinlichkeitstheorie in der Längenmesstechnik

Dr. rer. nat. M. Krystek, Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig

 

Prüfprozessmanagement - Herausforderung und Chance für den Mittelstand

Dipl.-Ing. Ph. Jatzkowski, Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

Der Prüfprozess in der Produktion dient in erster Linie der Steuerung und Überwachung von Produktionsprozessen und leistet einen wichtigen Beitrag zur Sicherstellung der Produktqualität. Fehlentscheidungen bei der Beurteilung von Produkten können schwerwiegende, sicherheitsrelevante Folgen haben und/oder hohe Folgekosten nach sich ziehen. Gleichzeitig sollte der Prüfprozess selbst wirtschaftlich gestaltet sein. Im Rahmen des Prüfprozessmanagements muss demnach immer ein Kompromiss zwischen technischen und wirtschaftlichen Zielen gefunden werden, der auch die individuelle Struktur des Unternehmens und das Produkt berücksichtigt. Eine Herausforderung ergibt sich daraus aktuell für den deutschen Mittelstand, insbesondere im Maschinen- und Anlagenbau, da die geltenden Normen- und Richtlinien entweder für spezialisierte Laboratorien oder die Automobilindustrie entwickelt wurden. Auf der anderen Seite steht der Mittelstand heute vor der Chance, durch ein angepasstes Prüfprozessmanagement seine Produktionsprozesse kontinuierlich zu verbessern und sich somit im globalen Wettbewerb zu behaupten.

 

Reverse Engineering für Freiformflächen

Prof. Dr.-Ing. M. Hennes, Geodätisches Institut, Universität Karlsruhe

Zur Freiformflächenerfassung bieten optische Messtechniken diverse Vorteile. Wenn ein sehr großes Arbeitsvolumen (ab 0.5 m3) abgedeckt werden muss und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit (10 µm/m bei 2σ) zu gewährleisten ist, ist die Nutzung von Lasertrackern anstelle des Laserradars üblicherweise die wirtschaftlichere Lösung. Der Nachteil, noch umständlich – bei zu-nächst unbekannter Flächennormale – um das Reflektoroffset korrigieren zu müssen, wird durch FLIC (Free-form surface recording with Lasertracker and Implemented CCR-correction), weitge-hend überwunden. Das am GIK entwickelte Softwaremodul wird am Beispiel der Überprüfung des Bootsrumpfes einer Regattajolle demonstriert. Es werden Hinweise zur Unsicherheitsbudgetierung gegeben.

 

3D-Umwelterfassung in der Produktion mit neuer 3D-Kamera

Prof. Dr.-Ing. H. Wörn, Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik, Universität Karlsruhe

Es werden Ergebnisse aus dem vom BMBF geförderten Lynkeus-Projekt vorgestellt. Für das Greifen von lageungenauen Teilen in einer Kiste mit einem Roboter soll ein neues Sensorsystem mit einer Time-of-Flight-Kamera (PMD) eingesetzt werden. Dabei erfasst die Kamera die Umwelt einschließlich der Bauteile. Der Roboter kann damit eine Entladestrategie, den Greifpunkt und eine kollisionsfreie Bahn zum Greifpunkt berechnen. Durch die Kombination von PMD-Kameras mit verbesserten Algorithmen zur Szeneanalyse, wurden Algorithmen am IPR entwickelt, die diese Anwendung effizienter lösen als bisherige Verfahren, basierend auf klassischen 2D- und 3D-Sensortechnologien.

Ein weiterer Anwendungsfall behandelt das Thema Mensch-Roboter-Kooperation. Hier sollen Mensch und Roboter auf engem Arbeitsraum, ohne Schutzzaun getrennt, zusammen arbeiten. Dazu ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich, dass Mensch und Roboter kontinuierlich mit der PMD-Kamera erfasst werden. Die am IPR entwickelten Algorithmen erlauben, die durch einen Menschen generierten Bewegungen in Echtzeit zu verfolgen. Besonderes Augenmerk wird dabei auf Abstandsberechnung zwischen dem Menschen und einem oder mehreren Robotern gelegt. Bei Gefahr wird dabei die Geschwindigkeit des entsprechenden Roboters reduziert bzw. es wird der Roboter angehalten oder er weicht aus.

 

Innovative Kalibrierung von Werkzeugmaschinen mit LaserTracern

Dipl.-Ing. Ph. Jatzkowski, Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

Der deutsche Werkzeugmaschinenbau hat international eine herausragende Stellung und bildet einen wichtigen Beitrag zur industriellen Produktion. Mit dem LaserTracer – einem selbstnachfolgenden Laserinterferometer, das in Deutschland hergestellt und vertrieben wird – können seit einiger Zeit Werkzeugmaschinen besonders schnell, einfach und präzise kalibriert werden. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wurde, haben die Firma Etalon und das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen die Kalibrierung mittels LaserTracern durch ein Verfahren zur kinematischen Messung bei bewegter Maschine weiter beschleunigt und gleichzeitig um die Möglichkeit zur Kalibrierung von bis zu zwei zusätzlichen Drehachsen erweitert, so dass heute die Kalibrierung einer 5-Achs-Werkzeugmaschine mit einem einzigen Messsystem vollständig innerhalb weniger Stunden durchgeführt werden kann.

 

Positionierung der Elektrodenmodule des KATRIN-Experiments mit Hilfe eines Lasertrackers

Dr.-Ing. M. Juretzko, Geodätisches Institut, Universität Karlsruhe

Mit dem am Forschungszentrum Karlsruhe angesiedelten Experiment KATRIN soll die Masse der kleinsten Elementarteilchen, der Neutrinos, bestimmt werden. Um die zentrale Apparatur des Experiments, das elektrostatische Spektrometer, mit vorgefertigten Elektrodenmodulen bestücken zu können, ist die Position und Ausrichtung von ca. 400 Befestigungsbolzen hochgenau zu bestimmen. Die besondere Herausforderung liegt in der Größe des Objekts und der damit verbundenen Problematik der Erreichbarkeit der Messpunkte sowie in den einzuhaltenden Reinraumbedingungen. Der Vortrag stellt die Vorüberlegungen, die praktische Durchführung und die Ergebnisse der Vermessung des weltgrößten Ultrahochvakuumbehälters vor.

 

Inline-Messtechnik im Automobilbau

Dipl.-Ing. H. Wirth, Metronom Automation GmbH, Mainz

 

Raumzeitliche Roboterkalibrierung

Dr.-Ing. Wrba, VCS, Obergünzburg
Prof. Dr.-Ing. M. Hennes, Geodätisches Institut, Universität Karlsruhe

Ausgehend von einer kurzen Einführung in ein Projekt, das auf die raum-zeitliche Synchronisation von Robotern zur reaktionsfreien Führung und Trennung von räumlich gekrümmten Strangpressprofilen abzielt, werden mögliche Synchronisationsansätze grundsätzlich erläutert. Auf die eventbasierte Triggerung wird vertieft eingegangen, weil hierdurch die exakteste zeitliche Referenzierung gewährleistet werden kann. Die Beiträge aus der Zeitreferenzierung am Unsicherheitsbudget werden erläutert. Darüber hinaus wird ein Lösungsweg vorgestellt, der die Aufdeckung von systematischen Abweichungen in den Messdaten des eingesetzten Lasertrackers erlaubt. Abschließend wird eine Reflektorhalterung vorgestellt, die am GIK entwickelt wurde, um große Verdrehungen des Reflektors durch die vom Roboter aufgeprägte Bewegung zu kompensieren.

 

3D-/6D- Visionsysteme und Lasermessverfahren in der Robotik und Fertigungstechnik der Luftfahrtindustrie

Dr.-Ing. habil. J. Wollnack, TU Hamburg-Harburg

Die heute überwiegend in der Robotik eingesetzten "Teach"-Verfahren sind wirtschaftlich attraktiv bei ausreichend großen Losgrößen. Sowohl bei geringen Losgrößen als auch nicht vernachlässigbaren Fertigungstoleranzen der Objekte werden die technologischen und wirtschaftlichen Grenzen dieser Konzepte mehr und mehr sichtbar. Eine erhöhte Produktflexibilität bei entsprechenden großen Fertigungstoleranzen letztlich bis hinunter zum Unikat macht eine individuelle dreidimensionale Messung von Geometriemerkmalen nötig. Hierdurch können die Einsatzbereiche bestehender Maschinen und Industrieroboter in den verschiedenen Wirtschaftszweigen insbesondere in der Luftfahrtindustrie wirtschaftlich attraktiv teilweise auch zu Lasten von Sondermaschinen erweitert werden.