Navigationssystem für optisch-taktile Präzisionskoordinatenmessgeräte:
In der industriellen optisch-taktilen Prazisionskoordinatenmesstechnik erfordern immer komplexer und kleiner werdende Bauteile geeignete Strategien fur die Qualitatssicherung. Insbesondere die Navigation auf diesen Bauteilen die Platzierung des Messsensors an der zu messenden Objekteigenschaft des P...
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Zusammenfassung: | In der industriellen optisch-taktilen Prazisionskoordinatenmesstechnik erfordern immer komplexer und kleiner werdende Bauteile geeignete Strategien fur die Qualitatssicherung. Insbesondere die Navigation auf diesen Bauteilen die Platzierung des Messsensors an der zu messenden Objekteigenschaft des Pruflings ist bei derartigen Pruflingen schwierig. Gegenwartig wird sehr stark auf das Expertenwissen, die Feinfuhligkeit und das Augenma des Bedieners gesetzt. Navigationselement ist hierbei meist das menschliche Auge in Verbindung mit der menschlichen Aktorik. Die aktuelle Forschung auf dem Gebiet hochauflosender Sensorik bietet Sensoren mit Auflosungen im Nanometerbereich. Diese Sensoren sind manuell auerst schwierig am Messort zu positionieren. Gerade bei der Einlernphase (Teach-In) im Einrichtbetrieb und bei der Funktionskontrolle von Prufplanen ist es erforderlich, die Sensorik zeiteffizient und zielgenau zum zu messenden Prufmerkmal zu positionieren Mit Hilfe eines neuartigen Navigationssystems soll die Platzierung des Messsensors am Messort und die Messung selbst erheblich vereinfacht werden.Dafur wurde ein duales optisches Sensorsystem untersucht, das in der Lage ist, mittels kaskadierter Navigation (Grob Feinnavigation), hochauflosende Sensorik zu positionieren. Ausgenutzt wird hierbei die Anordnung zweier optischer Sensoren mit stark verschiedenen Abbildungsoptiken in Kombination mit einem taktilen 3D-Mikrotaster. Diese Sensoren werden aufgeteilt in Grobnavigationssensor (GNS), Feinnavigationssensor (FNS) und navigierter Sensor (3D-Mikrotaster). Ein virtuelles Ubersichtsbild, das aus der Fusion mehrer Bilder oder aus nur einem Bild des Grobnavigationssensors besteht, ubernimmt eine Kartenfunktion bei der mittels Vorauswahl per Mausklick eine gewunschte Position angefahren wird. Die gleichzeitige Anzeige des aktiven Sensors unterstutzt die Navigation zusatzlich Fur diese Art der Navigation wurden verschiedene Methoden der Umschaltung zwischen Grob- und Feinnavigation sowie der Generierung von Ubersichtskarten untersucht.Abschlieende Messungen mit dem entwickelten Demonstrator zeigen sowohl einen erheblichen Zeitgewinn bei der Erstellung von Prufplanen als auch bei manuellen Messungen mit Hilfe des Navigationssystems. Weiterhin bietet diese Kombination die Option einer hochgenauen optischen Messung mit Hilfe des Feinnavigationssensors |
| Beschreibung: | 159 S. Ill., graph. Darst. |
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| 520 | 8 | |a Mit Hilfe eines neuartigen Navigationssystems soll die Platzierung des Messsensors am Messort und die Messung selbst erheblich vereinfacht werden.Dafur wurde ein duales optisches Sensorsystem untersucht, das in der Lage ist, mittels kaskadierter Navigation (Grob Feinnavigation), hochauflosende Sensorik zu positionieren. Ausgenutzt wird hierbei die Anordnung zweier optischer Sensoren mit stark verschiedenen Abbildungsoptiken in Kombination mit einem taktilen 3D-Mikrotaster. Diese Sensoren werden aufgeteilt in Grobnavigationssensor (GNS), Feinnavigationssensor (FNS) und navigierter Sensor (3D-Mikrotaster). Ein virtuelles Ubersichtsbild, das aus der Fusion mehrer Bilder oder aus nur einem Bild des Grobnavigationssensors besteht, ubernimmt eine Kartenfunktion bei der mittels Vorauswahl per Mausklick eine gewunschte Position angefahren wird. Die gleichzeitige Anzeige des aktiven Sensors unterstutzt die Navigation zusatzlich | |
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| adam_text | NAVIGATIONSSYSTEM FUER OPTISCH- TAKTILE PRAEZISIONSKOORDINATENMESSGERAETE
DISSERTATION ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES DOKTORINGENIEUR
(DR.-ING.) VORGELEGT AN DER FAKULTAET FUER MASCHINENBAU AN DER TECHNISCHEN
UNIVERSITAET ILMENAU VON DIPL.-ING. MAIK ROSENBERGER GEBOREN AM
09.05.1979 IN NEUHAUS AM RENNWEG ILMENAU, DEN 7. JULI 2008
INHALTSVERZEICHNIS 4 INHALTSVERZEICHNIS KURZFASSUNG 2 ABSTRACT 3
INHALTSVERZEICHNIS 4 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 9 TABELLENVERZEICHNIS 13
TABELLENVERZEICHNIS 13 ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 14 VORWORT 16 EINLEITUNG 17
1 UNTERSUCHUNGEN ZUM AKTUELLEN ENTWICKLUNGSSTAND VON NAVIGATIONS-
SYSTEMEN FUER DIE OPTISCH-TAKTILE PRAEZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK 19 1
.1 UNTERSUCHUNGEN ZUM STAND DER TECHNIK OPTISCH-TAKTILER
PRAEZISIONSKOORDINATENMESSGERAETE - PKMG 19 1.2 ENTWICKLUNGSSTAND VON
NAVIGATIONSSYSTEMEN IN DER LITERATUR 21 1.1.1 BEGRIFFSKLAERUNG NAVIGATION
22 1.2.1 NAVIGATIONSSYSTEME IM ALLTAG 23 1.3 PATENTRECHERCHE ZUM
AKTUELLEN ENTWICKLUNGSSTAND VON NAVIGATIONSSYSTEMEN IN DER
PRAEZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK 26 1.3.1 MULTISENSORIELLE SYSTEME ALS
NAVIGATIONSSYSTEM 26 1.3.2 VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG VON GROSSFLAECHIGEN
BILDERN AUS EINZELBILDAUFNAHMEN- VIRTUELLES UEBERSICHTSBILD 27 1.3.3
NAVIGATION AUF MESSOBJEKTEN MIT HILFE EINES ZUSAMMENGESETZTEN BILDES UND
AKTUELLER SENSORPOSITION 28 1.3.4 ZUSAMMENFASSUNG DER PATENTRECHERCHE,
FAZIT UND FORSCHUNGSZIELE 28 1.4 AKTUELLER ENTWICKLUNGSSTAND VON
NAVIGATIONSSYSTEMEN IN DER PRAEZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK 30 1.5
AKTUELLE NAVIGATIONSVERFAHREN WAEHREND DER PRUEFPLANERSTELLUNG FUER PKMG 31
1.5.1 PRUEFPLANERSTELLUNG MIT HILFE VON CAD-DATEN 31 1.5.2
PRUEFPLANERSTELLUNG OHNE CAD - DATEN 32 5 1.5.3 NAVIGATIONSELEMENTE IN
SOFTWAREOBERFLAECHEN 32 6 SCHLUSSFOLGERUNGEN FUER DIE REALISIERUNG EINES
NAVIGATIONSSYSTEMS FUER DIE PRAEZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK -
PRAEZISIERUNG DER AUFGABENSTELLUNG 33 THEORETISCHE VORUNTERSUCHUNGEN VON
SENSORSYSTEMEN FUER DIE NAVIGATION IN DER
PRAEZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK 36 1 THEORETISCHE UNTERSUCHUNGEN ZU
NAVIGATIONSSYSTEMEN FUER OPTISCH-TAKTILE PKMG 36 2.1.1 GRUNDLEGENDE
BEGRIFFSDEFINITIONEN 36 2.1.2 ANWENDUNG DES NAVIGATIONSBEGRIFFES IN DER
PRAEZISIONSKOORDINATEN- MESSTECHNIK 37 2.1.3 THEORETISCHES MODELL EINES
NAVIGATIONSSYSTEMS FUER DIE PRAEZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK 38 2
NOTWENDIGKEIT UND ANWENDUNG FUER NAVIGATIONSSYSTEME IN DER PKMG 41 2.2.1
NEUE ANFORDERUNGEN AN DIE MESSTECHNISCHE ERFASSUNG VON MIKROBAUTEILEN 41
2.2.2 MESSUNG MIT HOCHAUFLOESENDEN SENSOREN 42 2.2.3 GROB- FEINNAVIGATION
46 2.2.4 NAVIGIERTER SENSOR 47 2.2.5 ANFORDERUNGEN AN DAS
NAVIGATIONSSYSTEM 48 -3 KONZEPT EINES NEUARTIGEN NAVIGATIONSSYSTEMS FUER
OPTISCH-TAKTILE PRAEZISIONSKOORDINATENMESSGERAETE 49 2.3.1 KONZEPT UND
ANORDNUNG DER SENSOREN DES NAVIGATIONSSYSTEMS 49 2.3.2 ANALYSE DER
NOTWENDIGEN OPTISCHEN AUFLOESUNGSUEBERDECKUNG DER NAVIGATIONSSENSOREN IN
DER X-Y-RICHTUNG 59 2.3.3 ANALYSE DER NOTWENDIGEN AUFLOESUNGSUEBERDECKUNG
DER NAVIGATIONSSENSOREN IN Z-RICHTUNG 60 2.3.4 VERFAHREN ZUR ERHOEHUNG
DER ORTSAUFLOESUNG IN Z-RICHTUNG BEI OPTISCHEN SENSOREN HOHER
SCHAERFENTIEFE 62 2.3.5 ANALYSE MOEGLICHER AUFNAHMESYSTEME DES
NAVIGATIONSSYSTEMS UND APPLIKATIONSBEDINGUNGEN IN PKMG 67 2.3.6
OPTISCHES ABBILDUNGSSYSTEM FUER DAS NAVIGATIONSSYSTEM 68 2.3.7 ANALYSE
LICHTRESISTIVER SENSOREN FUER DAS NAVIGATIONSSYSTEM 82 2.3.8 ANALYSE VON
BELEUCHTUNGSEINRICHTUNGEN FUER DAS NAVIGATIONSSYSTEM 84 2.3.9
ZUSAMMENFASSUNG UND RICHTLINIEN FUER DIE KONSTRUKTION DES
NAVIGATIONSSYSTEMS FUER OPTISCH-TAKTILE PKMG 89 INHALTSVERZEICHNIS 6 3
THEORETISCHE ANALYSE ZU NAVIGATIONSSTRATEGIEN UND SOFTWAREKONZEPT FUER
DAS NAVIGATIONSSYSTEM 91 3.1 THEORETISCHE UNTERSUCHUNGEN ZU MOEGLICHEN
NAVIGATIONS-VERFAHREN DES NEUARTIGEN NAVIGATIONSSYSTEMS FUER
OPTISCH-TAKTILE PKMG 91 3.1.1 NAVIGATION UND POSITIONIERUNG IM
QUASI-DREIDIMENSIONALEN RAUM 91 3.1.2 NAVIGATION UND POSITIONIERUNG IM
DREIDIMENSIONALEN RAUM 94 3.1.3 KOMBINIERTES NAVIGATIONSVERFAHREN MIT
GROBNAVIGATIONSSENSOR - GNS UND FEINNAVIGATIONSSENSOR - FNS 96 3.2
SOFTWAREKONZEPT DES NEUARTIGEN NAVIGATIONSSYSTEMS FUER DIE
OPTISCH-TAKTILE PRAEZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK . . 97 3.2.1 VERFAHREN
ZUR UEBERSICHTSBILDERSTELLUNG 97 3.2.2 ALGORITHMUS FUER DIE ERSTELLUNG DER
VIRTUELLEN UEBERSICHTSKARTE 100 3.2.3 OPTIMIERUNG DES ALGORITHMUS ZUR
ERSTELLUNG DER DIGITALEN UEBERSICHTSKARTE 102 3.2.4 INTERAKTIVE
SENSORPOSITIONSANZEIGE - POSITIONIERUNG DES ZU NAVIGIERENDEN SENSORS 103
3.2.5 SPEZIELLE SOFTWAREFUNKTIONEN FUER DIE UEBERSICHTSKARTENERSTELLUNG
104 3.3 NAVIGATIONSUNSICHERHEIT DES NAVIGATIONSSYSTEMS FUER DIE
OPTISCH-TAKTILE PRAEZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK 105 3.3.1
POSITIONIERUNSICHERHEIT DER OPTISCHEN SENSOREN GNS UND FNS 105 3.3.2
POSITIONIERUNSICHERHEIT IM UEBERSICHTSBILD 106 3.3.3 ABSCHAETZUNG DER
GESAMTUNSICHERHEIT DES NAVIGATIONSSYSTEMS 107 3.3.4 ZUSAMMENFASSUNG ZU
THEORETISCHER ANALYSE ZU NAVIGATIONSSTRATEGIEN UND SOFTWAREKONZEPT FUER
DAS NAVIGATIONSSYSTEM 108 4 DEMONSTRATOR FUER EIN NEUARTIGES
NAVIGATIONSSYSTEM FUER DIE OPTISCH- TAKTILE
PRAEZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK 109 4.1 KONSTRUKTIVE ANFORDERUNGEN FUER
DIE GERAETEPLATTFORM ZUR AUFNAHME DER SENSOREN 110 4.2 KONSTRUKTION DES
FEINNAVIGATIONSSENSORS - FNS 111 4.2.1 ELEKTRONISCHE INTERFACEBAUGRUPPE
ZUR DATENAUFNAHME FUER DEN FNS 111 4.2.2 OPTISCHES ABBILDUNGSSYSTEM FUER
DEN FNS 112 4.2.3 BELEUCHTUNGSSYSTEM FUER DEN FNS 114 4.2.4 SYNTHESE DER
EINZELSYSTEME DES FNS 117 4.3 KONSTRUKTION DES GROBNAVIGATIONSSENSORS -
GNS 118 4.3.1 ELEKTRONISCHE INTERFACEBAUGRUPPE ZUR DATENAUFNAHME FUER DEN
GNS 118 7 4.3.2 OPTISCHES ABBILDUNGSSYSTEM FUER DEN GNS 119 4.3.3
BELEUCHTUNGSSYSTEM FUER DEN GNS 120 4.4 DURCHLICHTBELEUCHTUNG FUER DAS
NAVIGATIONSSYSTEM 121 4.4.1 KONSTRUKTION EINES AKTIV GEKUEHLTEN
LED-DURCHLICHTISCHES 121 4.4.2 ELEKTRONISCHE INTERFACEEINHEIT ZUR
STEUERUNG DES LED- DURCHLICHTTISCHES 123 4.5 INTEGRIERTER SENSOR
CONTROLLER - ISC FUER DAS NAVIGATIONSSYSTEM 124 4.5.1 ANFORDERUNGEN AN
DAS GERAETEKONZEPT DES ISC 124 4.5.2 ELEKTRONIKBAUGRUPPEN DES ISC 125
4.5.3 FIRMWARE UND FUNKTIONEN DES ISC 125 4.6 SYNTHESE DER
OPTOELEKTRONISCHEN UND MECHANISCHEN BAUGRUPPEN ZU EINEM NEUARTIGEN
NAVIGATIONSSYSTEM 127 4.6.1 DEMONSTRATOR DES NEUARTIGEN
NAVIGATIONSSYSTEMS 127 4.6.2 INBETRIEBNAHME, JUSTAGE UND KALIBRIERUNG
DES NEUARTIGEN NAVIGATIONS- SYSTEMS 128 4.6.3 ZUSAMMENFASSUNG ZU
DEMONSTRATOR FUER EIN NEUARTIGES NAVIGATIONS- SYSTEM FUER DIE
OPTISCH-TAKTILE PRAZISIONSKOORDINATENMESSTECHNIK 130 EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN DER SYSTEMEIGENSCHAFTEN DES NEUARTIGEN NAVIGATIONSSYSTEMS
FUER OPTISCH-TAKTILE PKMG 131 5. 1 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR
POSITIONIERUNSICHERHEIT DES NEUARTIGEN NAVIGATIONSSYSTEMS 131 5.1.1
EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR POSITIONIERUNSICHERHEIT DES GNS 131
5.1.2 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR POSITIONIERUNSICHERHEIT DES FNS
135 5.1.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR POSITIONIERUNSICHERHEIT DES
NAVIGATIONSSYSTEMS 137 5.2 VERIFIZIERUNG DES KONZEPTES DES NEUARTIGEN
NAVIGATIONSSYSTEMS 138 5.2.1 BEDIENUNG EINES OPTISCH-TAKTILEN PKMG OHNE
NAVIGATIONSSYSTEM 139 5.2.2 BEDIENUNG EINES OPTISCH-TAKTILEN PKMG MIT
NEUARTIGEM NAVIGATIONSSYSTEM 140 5.2.3 ERWEITERTE
APPLIKATIONSMOEGLICHKEITEN AN PKMG MIT NEUARTIGEM NAVIGATIONSSYSTEM 143
5.2.4 ZUSAMMENFASSUNG ZU EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN DER SENSOR
EIGENSCHAFTEN DES NEUARTIGEN NAVIGATIONSSYSTEMS FUER OPTISCH-TAKTILE PKMG
145 INHALTSVERZEICHNIS 8 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 146
LITERATURVERZEICHNIS 148 ANHANG 155 THESEN DER DISSERTATION 157
ERKLAERUNG 159
|
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| spelling | Rosenberger, Maik 1979- Verfasser (DE-588)137000901 aut Navigationssystem für optisch-taktile Präzisionskoordinatenmessgeräte von Maik Rosenberger 2008 159 S. Ill., graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008 In der industriellen optisch-taktilen Prazisionskoordinatenmesstechnik erfordern immer komplexer und kleiner werdende Bauteile geeignete Strategien fur die Qualitatssicherung. Insbesondere die Navigation auf diesen Bauteilen die Platzierung des Messsensors an der zu messenden Objekteigenschaft des Pruflings ist bei derartigen Pruflingen schwierig. Gegenwartig wird sehr stark auf das Expertenwissen, die Feinfuhligkeit und das Augenma des Bedieners gesetzt. Navigationselement ist hierbei meist das menschliche Auge in Verbindung mit der menschlichen Aktorik. Die aktuelle Forschung auf dem Gebiet hochauflosender Sensorik bietet Sensoren mit Auflosungen im Nanometerbereich. Diese Sensoren sind manuell auerst schwierig am Messort zu positionieren. Gerade bei der Einlernphase (Teach-In) im Einrichtbetrieb und bei der Funktionskontrolle von Prufplanen ist es erforderlich, die Sensorik zeiteffizient und zielgenau zum zu messenden Prufmerkmal zu positionieren Mit Hilfe eines neuartigen Navigationssystems soll die Platzierung des Messsensors am Messort und die Messung selbst erheblich vereinfacht werden.Dafur wurde ein duales optisches Sensorsystem untersucht, das in der Lage ist, mittels kaskadierter Navigation (Grob Feinnavigation), hochauflosende Sensorik zu positionieren. Ausgenutzt wird hierbei die Anordnung zweier optischer Sensoren mit stark verschiedenen Abbildungsoptiken in Kombination mit einem taktilen 3D-Mikrotaster. Diese Sensoren werden aufgeteilt in Grobnavigationssensor (GNS), Feinnavigationssensor (FNS) und navigierter Sensor (3D-Mikrotaster). Ein virtuelles Ubersichtsbild, das aus der Fusion mehrer Bilder oder aus nur einem Bild des Grobnavigationssensors besteht, ubernimmt eine Kartenfunktion bei der mittels Vorauswahl per Mausklick eine gewunschte Position angefahren wird. Die gleichzeitige Anzeige des aktiven Sensors unterstutzt die Navigation zusatzlich Fur diese Art der Navigation wurden verschiedene Methoden der Umschaltung zwischen Grob- und Feinnavigation sowie der Generierung von Ubersichtskarten untersucht.Abschlieende Messungen mit dem entwickelten Demonstrator zeigen sowohl einen erheblichen Zeitgewinn bei der Erstellung von Prufplanen als auch bei manuellen Messungen mit Hilfe des Navigationssystems. Weiterhin bietet diese Kombination die Option einer hochgenauen optischen Messung mit Hilfe des Feinnavigationssensors (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content GBV Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=017104262&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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