Optische 3D-Messtechnik

Seminar mit Praktikum / 12. Juni 2024 - 13. Juni 2024

Optische 3D-Messtechnik für die Qualitätssicherung in der Produktion

Die exakte Einhaltung geometrischer Abmessungen spielt bei der Qualitätssicherung in der Produktion eine große Rolle. Die Messung mit mechanischen Lehren oder Koordinatenmessmaschinen ist extrem zeitaufwändig und kann deshalb meist nur an Stichproben vorgenommen werden. Mit der berührungslosen optischen Messtechnik werden die Messungen um ein Vielfaches beschleunigt. Die Performance und Einsatzbreite moderner Systeme nehmen dabei ständig zu und erlauben in geeigneten Fällen die Umsetzung von Null-Fehler-Konzepten im Takt der industriellen Produktion.

Wegen des im Vergleich zu mechanischen Messmethoden völlig anderen Funktionsprinzips und wegen der fehlenden Erfahrung in manchen Anwendungsgebieten sollten sich potenzielle Anwender vor einer Investition gründlich mit dem Thema auseinandersetzen. Dazu bietet dieses Seminar entscheidungsrelevante Informationen: Die Teilnehmenden erhalten eine Einführung in die Grundlagen der optischen 3D-Messtechnik und können sich im Praktikumsteil – anhand von praktischen Übungen an unterschiedlichen optischen Messmaschinen – eine realistische Vorstellung bezüglich der Anwendungsmöglichkeiten und des Einsparungspotenzials im Hinblick auf die Bewältigung eigener Messaufgaben bilden.

Konzept

Das Seminar setzt sich aus Theorie und Praxis zusammen. Im ersten Teil werden in Form von Vorträgen theoretische Grundlagen, Verfahren und Methoden der optischen 3D-Messtechnik vorgestellt und praktische Anwendungsfälle beschrieben. Im Rahmen des Praktikums stehen dann unterschiedliche Messsysteme zur Verfügung, an denen in kleinen Gruppen persönliche Erfahrungen gewonnen werden können.

Untersuchung eigener Proben

Es besteht die Möglichkeit, eigene Proben im Rahmen des Seminars untersuchen zu lassen. Bitte nehmen Sie hierzu Kontakt mit der Seminarleitung auf. Die Teile müssen spätestens vier Wochen vorher vorliegen.

Zielgruppen

Ingenieurinnen und Ingenieure sowie Konstrukteurinnen und Konstrukteure aus Entwicklung und Versuchsfeld
Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen der Qualitätssicherung
Führungskräfte, die sich eine Entscheidungsgrundlage für Investitionen erarbeiten wollen

Zielbranchen

Automobil- und Zulieferindustrie
Luftfahrtindustrie
Anlagen- und Maschinenbau
Kunststoffindustrie
Guss-Industrie (Gießereien)
Metall- und Metallverarbeitungsindustrie
Elektro- und Elektronikindustrie
Medizintechnik
Rapid Prototyping und Reverse Engineering
usw.

Leistungsumfang

Seminarunterlagen und Handbuch
Teilnahmezertifikat
Verpflegung

Mittwoch, 12. Juni 2024

9:00 - 16:50

Vorträge: Theoretische Grundlagen und Methoden

Uhrzeit	Tagesordnungspunkt
ab 8:30	Ankunft
9:00 - 9:15	Einführung in das Seminar Dipl.-Ing. Michael Sackewitz, Fraunhofer-Geschäftsbereich Vision, Fürth
9:15 - 10:00	Verfahren der optischen 3D-Messtechnik, Teil 1: Makrogeometrien Dr. Peter Kühmstedt, Fraunhofer IOF, Jena Triangulationsverfahren – Lichtschnitt – Musterprojektion – Streifenprojektion – Laufzeitverfahren – Stereoverfahren – Grundlagen – Beschreibung – Vor- und Nachteile – Abgrenzung zu anderen Verfahren – Messgenauigkeiten – Messunsicherheiten
10:00 - 10:45	Verfahren der optischen 3D-Messtechnik, Teil 2: Mikrogeometrien Caroline Girmen M.Sc., Fraunhofer IPT, Aachen Konfokale Verfahren – Weißlichtinterferometrie – Grundlagen – Funktion – Vor- und Nachteile – Abgrenzung zu anderen Verfahren
10:45 - 11:15	Pause
11:15 - 12:00	In-Prozess-Qualitätsprüfung unter Nutzung optischer 3D-Messtechnik – eine Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0 Dipl.-Ing. Erik Trostmann, Fraunhofer IFF, Magdeburg 100-Prozent-Geometrieprüfung – Entwurf, Dimensionierung und Simulation triangulationsbasierter Messverfahren – Werkzeuge für das Kalibrieren und Einmessen anwendungsspezifisch konfigurierter Systeme aus mehreren Sensoren und Sensorbewegungskomponenten – schnelle, taktgebundene und automatische Messdatenauswertung und Geometriemerkmalsbestimmung – frühzeitige Erkennung von Prozessabweichungen – Anwendungsbeispiele
12:00 - 12:45	Normen, Richtlinien und Normale in der optischen 3D-Messtechnik Dr. Ulrich Neuschaefer-Rube, Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB, Braunschweig Nutzen der Normung – ISO-Normen und VDI/VDE-Richtlinien zu Annahme- und Bestätigungsprüfungen von 3D-Messsystemen – Normenreihe DIN EN ISO 10360: Annahme- und Bestätigungsprüfung Koordinatenmessgeräte – VDI/VDE-Richtlinienreihe 2617: Genauigkeit Koordinatenmessgeräte – VDI/VDE-Richtlinienreihe 2634: Optische 3D-Messsysteme
12:45 - 13:45	Mittagspause
13:45 - 14:30	Algorithmen und Software zur intelligenten Auswertung und Objekterkennung in der 3D-Messtechnik Dr. Bernd Meese, Fraunhofer IPA, Stuttgart CAD-gestütztes Messen und Auswerten – Prozesskette der Messdatenauswertung – automatisierte Verfahren zur Segmentierung und Auswertung der Messdaten – virtueller Zusammenbau – analytische und KI-basierte Verfahren zur automatischen Objekterkennung – Anwendungsbeispiele für Messdaten unterschiedlicher Sensoren

Vorträge: Praktische Anwendungen

Uhrzeit	Tagesordnungspunkt
14:30 - 15:00	Applikationen des Laser-Lichtschnittverfahrens in der Produktion Dr.-Ing. Lars Seifert, Fraunhofer EZRT, Fürth Anwendungen in der Fertigung und der Endkontrolle für Reifen und Bremskolbendichtringe sowie im Bereich der Pflanzen-Phänotypisierung
15:00 - 15:30	Pause
15:30 - 16:30	Robuste Multi-View-3D-Messsysteme in Rapid Prototyping- und Qualitätssicherungs-Prozessketten Dr. Peter Kühmstedt, Fraunhofer IOF, Jena Automatische 360 Grad-Formvermessung – Selbstkalibrierung – Unempfindlichkeiten gegen Umwelteinflüsse – automatisierte 3D-Messsysteme – handgeführte 3D-Sensoren – Datenexport
16:30 - 16:50	D3D-LiDAR-Sensortechnologie für den industriellen Einsatz Daniel Sopauschke, M.Sc., Fraunhofer IFF, Magdeburg Messprinzip – Marktübersicht – Rahmenbedingungen für den Einsatz in industriellen Umgebungen – Einzel- bis Multi-Sensoranordnungen – Multimodaler Datenraum: 3D-Koordinaten, Reflektivität, u. a. – Geometriedatenverarbeitung mit analytischen Methoden und Objektklassifikation mit KI – industrielle Anwendungen: Arbeitsraumüberwachung, Kranassistenz
ab 16:50	Get-together Möglichkeit zur weiteren Vertiefung der Fachgespräche

Donnerstag, 13. Juni 2024

9:00 - 15:30

Vorträge: Praktische Anwendungen

9:00 - 9:30	Hochdynamische 3D-Verfahren Christoph Freitag, Fraunhofer IOF, Jena Grundprinzipien hochdynamischer 3D-Messtechnik – robuste Multiapertur-3D-Messsysteme – Inline-3D-Messtechnik – GOBO-projektionsbasierte 3D-Sensoren
9:30 - 10:00	Schnelles und präzises optisches 3D-Messen mit Fokus-Variation Clemens Sauruck, Bruker Alicona, Graz, Österreich 3D-Oberflächenmesstechnik – Formmessung – Rauheitsmessung – Fokus-Variation – Mikrokoordinatenmesstechnik – Qualitätssicherung – InfiniteFocus
10:00 - 10:30	Digitale Holographie: Sub-Mikrometer-genaue 3D-Messung im Produktionstakt Dr.-Ing. Tobias Seyler, Fraunhofer IPM, Freiburg Inline-Messtechnik an technischen Oberflächen – flächige Messung – Sekundentakt – Holographie (Interferometrie) – Stitching – Messung größerer Bauteile – Anwendungsbeipiele: Elektronikfertigung, Zerspanung, Bipolarplatten
ab 10:30	Pause, anschließend Praktikum

Zeitplan Praktikum

11:00 - 11:15	Einteilung der Teilnehmer in Gruppen: Die Gruppen durchlaufen nacheinander die Stationen 1 bis 4.
11:15 - 12:00	Gruppe 1 bei Station 1 Gruppe 2 bei Station 2 Gruppe 3 bei Station 3 Gruppe 4 bei Station 4
12:00 - 12:45	Gruppe 1 bei Station 2 Gruppe 2 bei Station 3 Gruppe 3 bei Station 4 Gruppe 4 bei Station 1
12:45 - 13:30	Mittagspause
13:30 - 14:15	Gruppe 1 bei Station 3 Gruppe 2 bei Station 4 Gruppe 3 bei Station 1 Gruppe 4 bei Station 2
14:15 - 15:00	Gruppe 1 bei Station 4 Gruppe 2 bei Station 1 Gruppe 3 bei Station 2 Gruppe 4 bei Station 3
ab 15:00	Möglichkeit zur Diskussion und Analyse individueller Prüfaufgaben mit den Betreuern der Prüfsysteme
ca. 15:30	Ende des Seminars

Station	Systembeschreibung
Station 1	Inline 3D-Messtechnik für Qualitätsprüfung und Prozessregelung Die modulare Technologie OptoInspect 3D ist die Basis für anwendungsspezifische Lösungen für eine maßlich geometrische Qualitätsprüfung sowie die Steuerung und Regelung von Prozessen. Zur Digitalisierung werden dabei Messmethoden auf Basis des Triangulationsprinzips in Form von Mehrsensoranordnungen genutzt. Die Systeme können in Maschinen oder Prozesse integriert werden und so auf direktem Wege geometrische Formen und Maße in der Fertigung prüfen. Damit wird eine objektive Qualitätskontrolle möglich, eventuelle Abweichungen werden frühzeitig erkannt und der Prozess kann unmittelbar geregelt werden.
Station 2	Optisches Messsystem für schnelle Oberflächenmessungen InfiniteFocusSL ist ein optisches 3D-Messsystem zur einfachen, rückführbaren und schnellen Oberflächenmessung basierend auf dem Prinzip der Fokus-Variation. Mit nur einem Gerät können gleichzeitig Form und Rauheit von mikrostrukturierten Oberflächen gemessen werden. Als Ergebnis werden Farbbilder mit hohem Kontrast und Schärfentiefe geliefert. Durch die Kombination eines hohen Arbeitsabstands bis zu 34 mm mit einem großen Messfeld bis zu 2500 mm2 in XY und einer Messgeschwindigkeit innerhalb Sekunden, je nach Applikation ist das System vielfältig einsetzbar. Mit einem entsprechenden Automatisierungs-Interface kann es auch in der Produktion zur automatisierten Oberflächenmessung und Auswertung eingesetzt werden.
Station 3	Schnelle Rundum-3D-Formvermessung »unkooperativer« Objekte Bei vielen industriellen Fertigungsprozessen besteht die Notwendigkeit, die Oberflächenform optisch »unkooperativer« Objekte zu erfassen. Diese transparenten, spiegelnden oder tiefschwarzen Objekte sind mit konventioneller Sensorik schwierig bzw. gar nicht messbar. Das System goQUALITY3D arbeitet auf Basis eines neu entwickelten Verfahrens, bei dem Oberflächen über die abgestrahlte Wärme und nicht über das reflektierte Licht detektiert werden. Dies ermöglicht die schnelle Rundum-3D-Formmessung unkooperativer Objekte ohne Oberflächenbehandlung.
Station 4	Mobile und voll automatisierte 3D-Messung von Objekten Der mobile Scanner goSCOUT3D ermöglicht eine flexible 3D-Erfassung besonders auch von komplexen Objekten. Der Sensor wird dazu von Hand um ein zu messendes Objekt geführt und erstellt automatisch ein 3D-Modell (»digitaler Zwilling«), das hochaufgelöste Form-, Farb- und Texturinformationen enthält. Das auf dem Messprinzip der Photogrammetrie basierende System bietet einen voll automatisierten Messablauf, von der Bildaufnahme bis hin zur Generierung des kompletten Farb- bzw. texturierten 3D-Modells.

Seminar mit Praktikum / 12. Juni 2024 - 13. Juni 2024