Untersuchung des Laser Radars

State of the art

Für die weitere Verbreitung von CFK-Großbauteilen müssen die Produktionskosten zukünftig reduziert werden. Ein großes Potential liegt in der Automatisierung der Bauteilvermessung, die aufgrund des Unikat-Charakters der Bauteile eine zentrale Bedeutung hat und zurzeit noch weitestgehend von Hand ausgeführt wird. Das Laser Radar erfüllt die Anforderungen bezüglich Automatisierbarkeit und Messvolumen, seine spezifizierte Genauigkeit von etwa 20 µm (2σ) in jeder Koordinate bei 3 m Distanz sollte prinzipiell den Anforderungen genügen, allerdings ist das Zusammenwirken (vgl. auch "Additionskorrektion reflektorlos") des noch wenig verbreiteten reflektorlosen Messsystems und speziellen Oberflächen kritisch. Funktionsprinzip und spezifische Eigenschaften der berührungslosen optischen Messungen auf CFK gilt es dabei zu berücksichtigen.

(Originalbilder bei C. Naab)

Ziel

Ein besonderer Fokus der Untersuchung liegt aufgrund des neuartigen Messprinzips auf der Distanzmessung. Ziel ist die analytische Modellierung der Distanzmessung, um hieraus ein Modell zur Beschreibung systematischer Messabweichungen zu erstellen. Eine weiterer Aspekt sind die Eindringtiefen in die Materialien.

Stand der Arbeiten

Der Distanzmessvorgang wurde analytisch beschrieben. Erste Untersuchungen zur Eindringtiefe erfolgten mit dem Laser Radar MV224 der Firma Metris (heute Nikon Metrology). Hierbei wurden Referenzmessungen mit einer Koordinatenmessmaschine in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Forschungszentrum CFK Nord, Stade, und mit der TU Technische Universität Hamburg-Harburg (Prof. Wollnack), durchgeführt. Hieraus konnte die Eindringtiefe und Harzdicke des CFK-Materials mit einer Messunsicherheit bestimmt werden, die in der Größenordnung des Laser Radars liegt.

Die Abbildung zeigt die Abweichungen aufgrund unterschiedlicher Harzdicke farblisch markiert (Farbwechsel = 0.2 mm).

Literatur

NAAB, C.; HENNES, M. [2012]: Das Laser Radar - reflektorlose Distanzbestimmung mittels Frequenzmodulation. Allgemeine Vermessungs-Nachrichten. (avn.), 02/2012, S. 48-53. Berlin: VDE Verlag

NAAB, C.; HENNES, M. [2010]: On the characteristics of Laser Radar. Pres. CMSC, Reno, 12.-15.7.2010.

NAAB, C. [2010]: Eigenschaften des Laser Radars. Diplomarbeit, GIK, unveröffentlicht, 100 S.

BRENCHER, T.; NAAB, C. [2010]: Vermessung von CFK-Oberflächen mit einem Laserradar.
3. Fortbildungsseminar „Optische Messtechnik für Anwendungen im Maschinenbau“, 14.10.2010, Karlsruhe

Arbeitsgruppe

Dr.-Ing. Christoph Naab

Dipl.-Ing. Tim Brencher (Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung)

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