OptAssyst

Anwenderorientierte Assistenzsysteme zum sicheren Einsatz optischer Abstandssensoren

Moderne Produktion braucht neue „Sinne“

Die Prozesskontrolle in der industriellen Fertigung ist ein wesentlicher Wettbewerbsfaktor. Optische Technologien bieten hierbei die Möglichkeit flexible, präzise, schnelle und berührungslos arbeitende Messsysteme zu realisieren. In vielen Bereichen der Produktionstechnologie und der Prozessüberwachung wird eine Erfassung der relevanten Messgrößen durch Optische Technologien überhaupt erst möglich. Die Anforderungen an Sensoren und Messverfahren für die Produktionstechnologie werden in den kommenden Jahren aufgrund von immer kürzeren Entwicklungszeiten, geringeren Losgrößen und steigender Variantenvielfalt weiter steigen. Die optischen Technologien bieten die Möglichkeit, die industrielle Produktion in allen Bereichen gleichsam mit neuen „Sinnen“ auszustatten und damit deutschen Unternehmen bessere Chancen zu bieten, ihre Position am Weltmarkt durch frühzeitige Forschung und Entwicklung zu stärken und ihre Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig zu sichern.

Wissenschaftlich-technisches Projektziel

Ziel des Projektes ist die Konzeption und Implementierung eines softwarebasierten Assistenzsystems für die dreidimensionale optische Geometrieerfassung an technischen Oberflächen mit optischen Messmethoden. Um mit optischen Messverfahren verwertbare Ergebnisse zu den topologischen Eigenschaften technischer Oberflächen wie z.B. Zylinderlaufflächen von Verbrennungsmotoren zu erhalten, ist derzeit ein erhebliches Expertenwissen erforderlich. Ein softwarebasiertes Assistenzsystem soll sicherstellen, dass die Rückführbarkeit der Messergebnisse auf anerkannte Normale jederzeit gewährleistet ist und damit die Vergleichbarkeit von Messergebnissen, die mit unterschiedlichen Messverfahren gewonnen wurden, möglich ist.

Technologie

Sowohl für die Auswertung von Messsignalen konfokaler Mikroskope als auch für die Auswertung der Signale von Weisslichtinterferometern existieren eine Vielzahl von Auswertealgorithmen, die in bestimmten Parameterbereichen jeweils die beste Wahl darstellen. Im Rahmen eines Assistenzsystems sollen diese unterschiedlichen Verfahren zusammengefasst werden. Das Assistenzsystem soll in der Lage sein, in Abhängigkeit von den gewählten Parametern in Bezug auf Messanordnung und optischen Objekteigenschaften die jeweils optimale Auswertestrategie zu wählen, so dass dem Anwender Messergebnisse zur Verfügung gestellt werden, die keiner weiteren Interpretation oder Nachbearbeitung bedürfen.

Verwendung

Durch die Bereitstellung eines Assistenzsystems wird der Einsatz optischer Messverfahren wie der konfokalen Mikroskopie und der Weisslichtinterferometrie im Produktionsbetrieb möglich und liefert unabhängig von der Messanordnung und der optischen Eigenschaften der jeweiligen Objektoberflächen, Messergebnisse, die auf anerkannte Normale zurückgeführt werden können und deren Qualität durch Angabe der Messunsicherheit qualifiziert ist.

Die genannten Messverfahren sind besonders zur Charakterisierung technischer Oberflächen geeignet. Die Eigenschaften solcher Oberflächen bestimmen in zunehmendem Maße die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer mechanischer Komponenten z.B. im Fahrzeugbau. So bestimmen beispielsweise die Eigenschaften einer Zylinderlauffläche eines Verbrennungsmotors entscheidend Energieverbrauch und Lebensdauer des Motors. Ohne verlässliche Messdaten über den Zustand der Oberfläche, lassen sich die steigenden Qualitätsanforderungen in der Produktion nicht mehr erfüllen. Die Ergebnisse des Projektes OptAssyst werden dazu beitragen, dass das Potenzial der optischen Messtechnik zur Lösung solcher Aufgabenstellungen unter industriellen Randbedingungen in vollem Umfang genutzt werden kann.

Projektdetails

Koordinator

Dr.-Ing.Stephan Bichmann
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT)
Steinbachstr. 17, 52074Aachen
+49 241 8904-245

Projektvolumen

2,9 Mio. € (Förderquote ca. 50% mit assoziierten Partnern)

Projektdauer

01.09.2010 - 31.08.2014

Projektpartner

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT)Aachen
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Technische Fakultät - Department Maschinenbau - Qualitätsmanagement und FertigungsmesstechnikErlangen
Universität Stuttgart - Fakultät 7 Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik (Maschinenbau) - Institut für Technische OptikStuttgart
Technische Universität Kaiserslautern - Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik - Lehrstuhl für Messtechnik und SensorikKaiserslautern