3D-Messen großer Volumen bzw. großer Bauteile

Leitfaden zur optischen 3D-Messtechnik (Fraunhofer Vision Leitfaden-Reihe Band 14)

Beitrag 21: 3D-Messen großer Volumen bzw. großer Bauteile

Autoren: Dirk Berndt, Fraunhofer IFF, Frank Boochs, Fachhochschule Mainz, und Peter Kühmstedt, Fraunhofer IOF

Robotergeführter optischer Prüfkopf
© Fraunhofer IFF
Robotergeführter optischer Prüfkopf für die Prüfung von Strukturkomponenten im Flugzeugbau

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Große Bauteile entstehen im Fahrzeugbau (Pkw und Lkw in der Automobilproduktion, Flugzeugrumpfschalen oder Turbinenmodule im Flugzeugbau, Rahmen und Außenhaut an Schienenfahrzeugen), im Schiffbau, im Anlagenbau oder bei der Produktion von Energieerzeugungsanlagen (Windenergieanlagen, Großturbinen, usw.). An sie werden hohe Anforderungen hinsichtlich Maßhaltigkeit und Ausführungsqualität gestellt. Typische, sich daraus ergebene Messaufgaben sind das Prüfen geometrischer Merkmale in einem großen Messvolumen (z. B. Maß- und Formabweichungen über mehrere Meter) sowie das dimensionelle Erfassen einer lokalen Bauteilgeometrie oder das Prüfen eines lokalen Montagezustands in einem global registrierten Bauteilkoordinatensystem. Dazu kommen Sensoren zum Einsatz, die nur in einem lokal begrenzten Messvolumen, typischerweise kleiner 1 m³, Bild- und Geometrieinformationen erfassen können. Da die Abmessungen der Großbauteile mehrere Meter bis mehrere zehn Meter betragen, müssen die lokal erfassten Prüfmerkmale für die sich anschließende Auswertung in ein globales Koordinatensystem, üblicherweise das Bauteilkoordinatensystem, transformiert werden.

Zur Erfüllung dieser Anforderungen sind äußere Referenzmesssysteme – oft auch als »Trackingsysteme« bezeichnet – erforderlich, welche die Position (3D) und/oder Orientierung (6D) des Sensors zum Zeitpunkt der Sensordatenerfassung bestimmen können. Eine gleichzeitige Bestimmung der Lage des Großbauteils ermöglicht eine Transformation der Sensordaten in das Bauteilkoordinatensystem. Eine besondere Herausforderung ist dabei das Verhältnis aus Bauteilgröße zu geforderter Merkmalstoleranz. In vielen Fällen steigen die Anforderungen an die zulässigen Toleranzen überproportional zur Bauteilgröße.

 

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