Programm

Überprüfung und Kalibrierung von optischen Mikro-Koordinatenmessgeräten
Dr. ès sc. Rudolf Thalmann, Eidgenössisches Institut für Metrologie METAS

In Anlehnung an die normierten und etablierten Verfahren zur Annahme- und Bestätigungsprüfung von Koordinatenmessgeräten (ISO Normenreihe 10360-x) wurde ein Prüfkörper entwickelt, der den spezifischen Bedürfnissen von optischen Mikro-Koordinatenmessgeräten gerecht wird, also Mikroskopen für die dreidimensionale Vermessung von Kleinteilen, z.B. mittels Fokusvariation oder ähnlichen Verfahren. Dafür müssen die messtechnischen Eigenschaften der bildgebenden Sensoren, die Verschiebeachsen des Gerätes und deren Zusammenspiel geprüft werden. Das dazu entwickelte Artefakt besteht aus Mikrokugeln verschiedener Grösse, die in Form einer Arena angeordnet wurden. Eine der Herausforderungen bestand in der Herstellung optisch kooperativer Mikrokugeln in ausreichender Qualität. Die Anwendung des Verfahrens mit einem kalibrierten Artefakt ermöglicht es, in einer Aufspannung eine Reihe gerätespezifischer Parameter normengerecht zu bestimmen, so u.a. die volumetrische Längenabweichung, die Kalibrierfaktoren der drei Achsen, die Rechtwinkligkeiten zwischen den Achsen sowie die Antastfehler der bildgebenden Sensoren. Die Resultate ermöglichen nicht nur eine Überprüfung der Gerätespezifikation, sondern geben wertvolle Daten für eine allfällige Gerätekorrektur und bilden die Grundlage zur Messunsicherheitsabschätzung.

Praxisgerechte Bestimmung der aufgabenspezifischen Messunsicherheit -
Das virtuelle Koordinatenmessgerät VCMM

Dr. Daniel Heisselmann, Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB

Die Weitergabe von vollständigen Messergebnissen bestehend aus Messwert und beigeordneter Messunsicherheit ist ein essentieller Bestandteil in der industriellen Qualitätssicherung.

Zusätzlich erfordert eine digitalisierte industrielle Umgebung die automatisierte Ermittlung von Messunsicherheiten und maschinenlesbare Weitergabe von Messergebnissen als Grundlage für deren verlässliche, automatische Interpretation und für die darauf basierenden Entscheidungen.

Die Bestimmung der aufgabenspezifischen Messunsicherheit kann für komplexe Messaufgaben sehr aufwendig sein, sodass numerische Simulationen einen effektiven und kostengünstigen Weg zu ihrer Bestimmung bieten.

Das zu diesem Zweck von der PTB gemeinsam mit Herstellern und Anwendern entwickelte und etablierte virtuelle Koordinatenmessgerät VCMM wurde der modernen Messtechnik durch optimierte mathematische Modelle und fortschrittliche Erfassungsmethoden angepasst und verifiziert.

Schnell und robust – Hochgenaue 3D-Vermessung von Präzisionsbauteilen
mit digitaler Holographie
Dipl.-Ing. Tobias Seyler, Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik IPM

  • Einleitung: Kurzvorstellung Fraunhofer IPM
  • Motivation und Stand der Technik: Oberflächenmessung in der Werkzeugmaschine, Motivation intelligenter optischer Sensor
  • Digitale Mehrwellenholographie: Funktionsprinzip (Interferometer, zeitliches Phasenschieben, Mehrwellenholographie),
  • Messsysteme: Anforderungen (Umgebungsbedingungen, Bauform, Integration), Sensor-Design, Spezifikationen
  • Anwendungsbeispiele: Vergleich zu verfügbaren Verfahren, Digitale Holographie in der Produktionslinie – Vermessung von praxisnahen Bauteilen, Auswertung von 3D-Kenngrößen nach ISO 25178, Einfluss und Detektion von Schwingungen auf das Bearbeitungsergebnis, Parameteroptimierung, Funktionsüberwachung in der Werkzeugmaschine, Form- und Lagebeziehungen, optische Oberflächen
  • Zusammenfassung

Einsatz von Koordinaten Messgeräten mit Multisensorik im Fertigungsalltag
Hanspeter Schlup, Heinz Hänggi Stanztechnik, branch of Barnes Group Suisse
Industries LLC

  • Einsatz von Multisensorik bei diversen Messaufgaben:
    - Werkzeugelemente (Schnittplatten, Stempel, Präger Geometrien etc.)
    - Sonderprüfmittel und Prüfvorrichtungen
    - Teile aus Werkzeugerprobung, Erstmusterteile, PPAP-Messungen etc.
  • Serienfreigabe und Endkontrollen mit Sondermessprogrammen für Teilefamilien, am Bsp für die Benzineinspritzung.

Messtechnik im Umfeld der Ultrapräzisionsbearbeitung
Dr. Kai Schmidt, LT Ultra-Precision Technology GmbH

Allgemeine Beschreibung der Ultrapräzisionsbearbeitung mit bestimmter Schneide.Beschreibung von typischen Anwendungen, Maschinen und entsprechenden messtechnischen Problemstellungen. Vorstellung typischer Lösungen mit einem Schwerpunkt auf maschinenintegrierter/insitu Messtechnik.

Nanopositionier- und Nanomessmaschinen
Prof. Dr.-Ing. habil. Eberhard Manske, TU Ilmenau

Die Nanomesstechnik und Nanometrologie hat sich als eine Schlüsselkomponente für den Fortschritt in den verschiedensten Bereichen der Nano- und Präzisionstechnologien entwickelt. Die an der TU Ilmenau entwickelten Nanopositionier- und Nanomessmaschinen basieren auf einer ganzheitlichen Betrachtung physikalischer Grundlagen, messtechnischer und regelungstechnischer Ansätze und technologischer Prinzipien, um Subnanometerauflösung in Messvolumen bis 200 mm x 200 mm x 25 mm zu erreichen. Das Potenzial der Maschinen ist immens. Neben vielfältigsten Messaufgaben in der Forschung und an Nationalen Metrologischen Instituten wird die Möglichkeit der Kombination mit modernsten Nanofabrikationstechnologien wissenschaftlich untersucht. 

Applikationssoftware für die Messtechnik - Best-of-Breed vs. All-in-One
Prof. Dr. Heiko Wenzel-Schnizer, WENZEL Group GmbH & Co. KG

Die Koordinatenmesstechnik entwickelt sich seit vielen Jahren in sehr unterschiedliche Richtungen. Taktile Messungen werden schneller, optische Sensoren erzeugen große Punktewolken statt überschaubarer Punktemengen und viele neue Messgeräte für den Messraum oder die Fertigung sind hinzugekommen. All diese Entwicklungen müssen einerseits durch die Anwendersoftware so abgebildet werden, dass die Anwender diese Bandbreite möglichst mit einer Software nutzen wollen, hier droht eine Komplexitätsfalle. Andererseits sind die zugrundeliegenden Architekturen und Konzepte meist sehr heterogen und haben dabei sehr unterschiedliche Schwerpunkte und Vorteile. Sowohl für die Hersteller aber vor allem für die Kunden stellt sich daher die Frage, was eine sinnvolle Strategie zur Selektion der passenden Software sein kann: All-In-One vs. Best-of-Breed. Im Vortrag werden dazu Unterschiede und konkrete Handlungsempfehlungen für die Anwender aufgezeigt.

Messtechnik im Schweizer Hochgeschwindigkeitszug "giruno"
Dipl. Ing Thomas Legler, Stadler Bussnang AG

SBB Personenverkehr hat im Oktober 2014 29 11-teilige elektrische Mehrsystem-Triebzüge EC250 bei Stadler Rail bestellt. Diese Triebzüge, die bei der SBB den Namen Giruno tragen, werden hauptsächlich für den Nord-Süd-Verkehr auf den Strecken Zürich-Mailand, Basel-Luzern-Mailand sowie Frankfurt-Mailand durch den neuen Gotthard-Basistunnel eingesetzt und können sowohl auf konventionellen Strecken als auch auf Hochgeschwindigkeitsstrecken in der Schweiz, in Deutschland, in Italien und in Österreich verkehren.

Neben den erforderlichen Messsystemen zum sicheren Betrieb sind im Fahrzeug umfangreiche Messsysteme für die Diagnose der einzelnen Subsysteme installiert. Insgesamt umfasst die Elektroinstallation auf dem Fahrzeug ca. 8'000 elektrische Geräte, 130'000 elektrische Anschlüsse und über 200 km Kabel.  

Aerodynamik und Druckschutz sind wesentliche Aspekte bei der Entwicklung eines Hochgeschwindigkeitszugs. Um die Fahrgäste von den als unangenehm empfundenen Druckwellen bei Tunnelfahrt zu schützen, wird der Wagenkasten bei Hochgeschwindigkeitszügen druckdicht ausgeführt. Der Druckverlauf im Fahrzeuginnenraum wird überwacht und im Bedarfsfall wird das Druckschutzsystem aktiviert.

Im Projektverlauf wurden sowohl die Messtechnik auf dem Fahrzeug zur Ansteuerung des Druckschutzsystems als auch die Prüfeinrichtungen zum Nachweis der Druckdichtigkeit der Wagenkästen in der Serienfertigung entwickelt. Für die Erprobung und Abnahme des Druckschutzsystems wurden umfangreiche Typentests in Deutschland und der Schweiz durchgeführt. Hierzu wurden temporär Messstellen im Tunnel und im Freifeld eingerichtet.