Projekt

Ausgangssituation

Optische 3D-Messverfahren wie die Streifenprojektion erlauben, zunehmend dichte Messpunktewolken von Bauteilen mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Das Paradigma spärlicher Messpunktewolken, das aus der Zeit taktiler Messungen stammt, wird zunehmend aufgelöst. Taktile Messungen erforderten lange Messzeiten, da Messpunkte einzeln oder im Scanmodus entlang einer Scanningbahn angetastet werden mussten.

Geometrische Abweichungen von Bauteilen äußern sich besonders im Zusammenbau mehrerer Bauteile. Die Abweichungen akkumulieren sich zu großen Beträgen, die dazu führen können, dass die Funktion des Zusammenbaus nicht mehr erfüllt wird. Methoden zur sogenannten Bezugsbildung erlauben, die Messdaten mehrerer Bauteile zueinander zu referenzieren, um geometrische Eigenschaften des Zusammenbaus zu ermitteln.

Das Defizit bestehender Ansätze besteht darin, dass hierbei keine Formabweichungen der Bauteile berücksichtigt werden. Formabweichungen umfassen Welligkeit und Rauheit, die lokal variieren. Moderne 3D-Messverfahren erlauben nun jedoch, diese Informationen zu ermitteln. Somit besteht die Möglichkeit, diese zusätzlichen Informationen zu nutzen, um die Genauigkeit von Aussagen über den Zusammenbau zu verbessern.

Ziele des Projekts

Für die Bezugsbildung unter Berücksichtigung lokaler Formabweichungen, die mittels dichter, genauer Messdaten repräsentiert werden, soll ein geeignetes Verfahren entwickelt werden. Im Kontext des Projekts wird das Verfahren als "virtueller Zusammenbau" bezeichnet. Hierzu müssen zunächst die Einflussgrößen des korrespondierenden, physikalischen Fügeprozesses systematisiert und berücksichtigt werden. Bestehende Ansätze im Stand der Technik zeigen auf, dass Messunsicherheiten durch Anwendung dieser Ansätze relativ stark zunehmen, da Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit relativ gering sind, verglichen mit konventionellen Registrierungsverfahren wie dem "Best Fit", der Einpassung nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate. Durch eine systematische Vorgehensweise soll ein robuster Algorithmus identifiziert werden, der Lösungen für gängige Montageprobleme bietet.

Lösungsansatz / Lösungsweg

Beschreibung folgt.

Nutzen für das Unternehmen

Durch die genauere Kenntnis des geometrischen Systems eines individuellen Zusammenbaus bietet sich die Möglichkeit, diesen Mehrgewinn an Information in allen Phasen des Produktlebenszyklus gewinnbringend zu nutzen. So können perspektivisch die realen, geometrischen Eigenschaften des Zusammenbaus dazu genutzt werden, um Lebensdauer, Ausfallraten, Performance und weitere Kenngrößen abzuleiten. In den Konstruktionsphase dient der virtuelle Zusammenbau, der ohne den physikalischen Zusammenbau der Komponenten auskommt und somit mit erheblichem Zeitvorteil und ohne eine aufwändige Herstellung eines Prototypen generiert werden kann, der Ermittlung kritischer geometrischer Merkmale. In den Produktionsphasen kann eine Rückkopplung des virtuellen Zusammenbaus auf den realen Prozess dazu dienen, Qualitätseigenschaften vor dem eigentlichen, physikalischen Zusammenbau zu optimieren. So können Komponenten während Fertigung oder Montage adaptiv angepasst werden oder geeignete Komponenten für einen Zusammenbau aus einem Pool an Bauteilen identifiziert werden, für die die Qualität des individuellen Zusammenbaus maximiert wird.

Der Nutzen des letztgenannten Ansatzes der Auslesepaarung auf Basis des vorab digital ermittelten virtuellen Zusammenbaus soll im Rahmen des Projekts GeoFit an Anwendungsbeispielen aufgezeigt werden.

Projektplan / Roadmap