SFB/TR C06 - Messtechnische Erfassung von verhaltens- und betriebszustandsrelevanten Größen entlang der thermischen Wirkungskette für Analyse, Bewertung, Simulation und Korrektur an einem spezifischen Versuchsträger

Das TP C06 befasst sich mit der messtechnischen Erfassung von Größen entlang der thermischen Wirkungskette an Werkzeugmaschinen (WZM). Dazu ist in der 2. Phase u. a. ein optisches, markenbasiertes Messsystem entwickelt worden, das auf dem Versuchsträger MAX (Demonstrator im SFB/TR 96) angewandt und untersucht worden ist. Im selbstentwickelten Programm „Photogrammetric Toolkit“ wurde ein Messmodell erstellt, mit dem eine gleichzeitige Erfassung von Deformations- und Verlagerungszuständen an der Maschine erreicht werden konnte. Darauf aufbauend soll das vorhandene Messsystem in der 3. Phase in den folgenden drei Bereichen ausgebaut und erweitert werden:

Im ersten Bereich wird das Ziel der Genauigkeits- und Stabilitätssteigerung verfolgt. Für die Bildverarbeitung haben sich die radiometrischen Eigenschaften der Messmarken als große Unsicherheitsquelle erwiesen. Da derzeit die Umgebungseinflüsse, wie die Beleuchtung, unberücksichtigt bleiben, bietet hier die Entwicklung einer beleuchtungsabhängigen Korrektur großes Potential zur Genauigkeitssteigerung. Gleiches gilt für die verwendeten Abbildungsmodelle: Die Erfassung des großen Arbeitsraumes der Maschine macht den Einsatz von Weitwinkelobjektiven notwendig. Die damit einhergehenden spezifischen Objektivverzerrungen als Fehlerquelle müssen im Kameramodell berücksichtigt und korrigiert werden.
Der zweite Bereich widmet sich der Deformationsanalyse, die in der 3. Phase um die flächendeckende, markenlose Messung von Texturmerkmalen auf der Objektoberfläche erweitert werden soll. Dies ermöglicht die Messung an einer erheblich vergrößerten Anzahl von Messstellen sowie die Vermessung nicht-ebener Flächen. Der Bildkorrelationsansatz ist bisher jedoch auf statische Objekte beschränkt. Der Algorithmus soll daher durch Nachführung der Kamerakalibrierung so erweitert werden, dass auch bewegte Objekte vermessen werden können.
Der Fokus im dritten Bereich liegt auf der robusten Referenzierung des Messsystems sowie auf der Messzeitverkürzung durch ein flexibles Multisensor-Netzwerk. Die Messgeschwindigkeit des Systems soll durch einen flexiblen Aufbau mit kleinen Kamerasensoren bei gleichbleibender Messgenauigkeit gesteigert werden, indem die Bildvorverarbeitung auf dezentrale Rechner, nahe der Sensoren, ausgelagert wird (smart Sensors). Die Erweiterung der Messkonfiguration mit Zusatzsensorik (z. B. Interferometer, Neigungswage, Etalon) bietet ein robustes Referenzsystem für die photogrammetrische Messung, da es derzeit keine optisch antastbaren Maßstäbe in der benötigten Genauigkeit auf dem Markt gibt.

Zusammengenommen kann so eine Messkonfiguration entwickelt werden, die flexibel auf die Bedingungen einer WZM angewendet werden kann und mit der messtechnisch-basierten Korrektur eine Rückmeldung zum aktuellen Zustand der Maschine liefert. Sie wird abschließend dazu verwendet, für die im SFB/TR 96 entwickelten Korrekturansätze, die am Versuchsträger implementiert werden, deren Wirksamkeit und Korrekturgüte messtechnisch festzustellen und zu quantifizieren.