TR73

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A6 - Funktionsorientiertes Prüfen



Strategien für das funktionsorientierte optische Prüfen umgeformter Präzisionsbauteile

Projektstatus: abgeschlossen

Letztes Update: 07.05.2021



Mitglieder


Um die Anforderungen für die Messung der Blechmassivumformteile mit feinen Nebenformelementen zu erfüllen, also lokal ausreichend hohe Auflösung, großer Messbereich, kurze Mess- und Prüfzeiten sowie Variantenflexibilität zu gewährleisten, wurde in der ersten Phase das neuartige Sensorkonzept der mehrskaligen Multi-Komponenten-Streifenprojektion mit unterschiedlichen Messbereichen erarbeitet. Ziel der zweiten Phase war es, eine robuste, bedienerunabhängige fertigungsnahe Messung für die Blechmassivumformung zu realisieren. Hierfür wurden Strategien zur Kalibrierung des Messsystems erarbeitet, die eine Datenfusion nach einer Neupositionierung der Sensoren ermöglichen. Zusätzlich wurden aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen Methoden erforscht, wie weitere Messverfahren, z. B. endoskopische Streifenprojektion (Teilprojekt B6), Fokusvariation oder rasternde Messungen mit hochauflösenden optischen Sensoren, die mit der Streifenprojektion kombiniert werden können.

In der dritten Phase wurde auf Basis der bisherigen Ergebnisse der durchgängige automatisierte Messprozess komplettiert. Hierzu wurde in einem ersten Schritt eine vollautomatische und bedarfsgerechte Kalibrierung für das mehrskalige Multisensor-Messsystem untersucht und entwickelt. Damit können einerseits die derzeit noch erforderlichen, manuellen Eingriffe in die Positionierung und Digitalisierung des eigens erarbeiteten Kalibrierkörpers ersetzt werden und anderseits die Bestimmung des notwendigen Kalibrierintervalls durch Methoden zur Bewertung der Kalibrierqualität und daraus abgeleitete Kalibrierintervalle wissenschaftlich begründet werden. Ein eigens dafür entwickeltes Kalibriermuster, das aus zufälligen Punkten besteht, ermöglicht eine Registrierung der Sensoren in einem einheitlichen Koordinatensystem. Ein Hexapod als Positioniersystem gibt dazu die notwendige Flexibilität. In einem zweiten Schritt galt es, die gleichzeitige Erfassung von diffus und gerichtet reflektierenden Oberflächen zu ermöglichen. Insbesondere hochreflektive Bereiche lassen sich auf Grund der Überbelichtung mit dem Streifenlichtprojektionsverfahren nicht ausreichend sicher erfassen. Auf Basis der Analyse des Einflusses der Reflektivität und der Neigungswinkel der Oberflächen auf das Messergebnis, wurde durch eine Kombination von Streifenlichtprojektionsmessung und deflektometrischen Messung von gerichtet reflektierenden Bereichen eine holistische Messung von Bauteilen ermöglicht. Das Streifenlichtprojektionssystem wurde dazu um zwei Kameras und ein Display erweitert, um die systematisch überbelichteten Bereiche mit erfassen zu können. Weiterhin wurde der Einfluss des prozessbedingten Restschmierstoffs auf die Messergebnisse bestimmt. Grundalge hierfür ist eine entwickeltes Dünnschichtnormal, welches es erlaubt, Einflüsse auf die geometrische optische Messung in einem Bereich bis zu 40 µm abzubilden. Zudem ist es dadurch möglich, den Brechungsindex des üblicherweise eingesetzten Schmierstoffes zu bestimmen. Verschiede Messverfahren wie die koaxiale interferometrische Schichtdickenmessung bestätigen dabei die Ergebnisse. Insgesamt wird dadurch die Bestimmung und Korrektur der lokalen, systematischen Messabweichung durch den Schmierstofffilm ermöglicht.

 


Veröffentlichungen

    2021

    • Hinz, L.; Metzner, S.; Müller, P.; Schulte, R.; Besserer, H.; Wackenrohr, S.; Sauer, C.; Kästner, M.; Hausotte, T.; Hübner, S.; Nürnberger, F.; Schleich, B.; Behrens, B.; Wartzack, S.; Merklein, M.; Reithmeier, E.: Fringe Projection Profilometry in Production Metrology: A Multi-Scale Comparison in Sheet-Bulk Metal Forming. In: Steve Vanlanduit (Hrsg.): 21(2021)7, Basel, Suisse: MDPI Sensors, veröffentlicht

    2020

    • Metzner, S.; Hausotte, T.: Extension of the registration possibilities and determination of the positioning precision of a multi-scale fringe projection system. In: Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) (Hrsg.): Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 11397(2020), Anaheim: spiedigitallibrary, S. 1-8
    • Metzner, S.; Knippen, W.; Hausotte, T.: Interferometrische Messung der Positioniergenauigkeit und Verkippung einer Hexapod-Positioniereinheit. In: Bernd-Arno Behrens (Hrsg.): Aktuelle Entwicklungen im Bereich der Umformtechnik, (2020), Hannover: TEWISS, S. 178
    • Metzner, S.; Reuter, T.; Hausotte, T.: Measurement of the Beruforge 152DL thin-film lubricant using a developed thin-film thickness standard. In: Gerald Gerlach (Hrsg.): Journal of Sensors and Sensor Systems, 9(2020)1, Göttingen: Copernicus Publications, S. 157-165

    2019

    • Metzner, S.; Reuter, T. ; Hausotte, T.: Evaluation of influences of thin lubricant on fringe projection measurements. In: Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) (Hrsg.): Optical Technology and Measurement for Industrial Applications Conference, 11142(2019), Yokohama: spiedigitallibrary, S. 106-109
    • Metzner, S.; Reuter, T.; Wirthmann, E.; Hausotte, T.: Bestimmung des Brechungsindex des Schmiermittels Beruforge 152DL unter Verwendung eines dafür entwickelten Dünnschichtnormals. In: AMA Service GmbH (Hrsg.): Tagungsband 20. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2019, (2019), Nürnberg: VDE Verlag GmbH, S. 406-411
    • Metzner, S.; Hausotte, T.: Automatic camera calibration and sensor registration of a multi-sensor fringe measurement system using hexapod positioning. In: Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) (Hrsg.): Optical Measurement Systems for Industrial Inspection XI, 11056(2019), München: spiedigitallibrary, S. 1-9

    2018

    • Metzner, S.; Ramesh R.; Müller A.; Hausotte, T.: Evaluation of reflection properties of sheet bulk metal formed parts by pixel wise analysis of camera images provided for triangulation measurement. In: ITG – Informationstechnische Gesellschaft im VDE (Hrsg.): ITG-Fachbericht 281 Sensonsoren und Messsysteme, 281(2018), Berlin: VDE Verlag GmbH, S. 203-206
    • Metzner, S.; Hausotte, T.: Holistic dimensional measurement of sheet-bulk metal formed parts. In: Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) (Hrsg.): Optical Metrology and Inspection for Industrial Applications V, 10819(2018), Bejing: spiedigitallibrary, S. 1-9

    2017

    • Metzner, S.: Ganzheitliche dimensionelle Messung von blechmassivumgeformten Bauteilen. In: Technisches Messen (Hrsg.): Technisches Messen, 84(2017)9, Oldenbourg: De Gruyter , S. 600-608
    • Metzner, S.; Ramesh, R.; Hausotte, T.: Local histogram equalization and homomorphic filtering to improve wide-angle stereo disparity computation. In: Längle, Thomas, Puente León, Fernando, Heizmann, Michael (Hrsg.): Forum Bildverarbeitung 2018, (2017), Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, S. 265-276
    • Loderer, A.: Holistische, fertigungsnahe, mehrskalige Messung blechmassivumgeformter Bauteile. In: Tino Hausotte (Hrsg.): Schriftenreihe des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik, (2017), Aachen: Shaker Verlag, veröffentlicht

    Vorträge

      2020

      • 27.04.2020: Metzner, S.: Extension of the registration possibilities and determination of the positioning precision of a multi-scale fringe projection system, Online

      2019

      • 25.04.2019: Metzner, S.: Evaluation of influences of thin lubricant on fringe projection measurements, Yokohama
      • 26.06.2019: Metzner, S.: Automatic camera calibration and sensor registration of a multi-sensor fringe measurement system using hexapod positioning, München

      2018

      • 26.06.2018: Metzner, S.: Evaluation of reflection properties of sheet bulk metal formed parts by pixel wise analysis of camera images provided for triangulation measurement, Nürnberg
      • 13.10.2018: Metzner, S.: Holistic dimensional measurement of sheet-bulk metal formed parts, Bejing
      • 30.11.2018: Metzner, S.: Local histogram equalization and homomorphic filtering to improve wide-angle stereo disparity computation, Karlsruhe