Informationsfusion mit korrelativen Methoden - Industrie 4.0 in der Messtechnik

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1 Thema: Informationsfusion mit korrelativen Methoden - Industrie 4.0 in der Messtechnik Verfasser: Dietrich Imkamp, Lars-Oliver Kautschor, Isabel Hernandez Ort, Datum: Göttingen,

2 Inhalt Folie 1: Folie 2: Folie 3: Folie 4: Folie 5: Folie 6: Folie 7: Folie 8: Folie 9: Folie 10: Folie 11: Folie 12: Folie 13: Folie 14: Folie 15: Folie 16: Folie 17: Folie 18: Folie 19: Folie 20: Folie 21: Folie 22: Folie 23: Folie 24: Folie 25: Folie 26: Folie 27: Folie 28: Folie 29: Folie 30: Folie 31: Folie 32: Folie 33: Folie 34: Folie 35: Folie 36: Folie 37: Folie 38: Informationsfusion mit korrelativen Methoden - Industrie 4.0 in der Messtechnik Industrie 4.0: Produktivität durch Kollaboration Vielfalt der Sensoren in der Produktion soviel wie nie zuvor Begriffliche Einordnung Begrifflichkeit Multisensorik und Sensorfusion Multisensorkoordinatenmessgerät (links) mit parallel angeordneten Sensoren und mit einwechselbaren Sensoren (rechts) Anwendungsbeispiel für kombinierten Sensoreinsatz (Multisensorik): Prüfung eines Gesenks Software CALYPSO für die Informationsfusion auf Koordinatenmessgeräten: Einheitliche Integration ver-schiedener Sensoren am Beispiel einer Kurvenmessung Multisensorik am Elektronenmikroskop AURIGA? - System Konfiguration Begrifflichkeit Abgrenzung der Begriffe Lichtmikroskopie und Elektronenmikroskopie Zeiss Mikroskopie Portfolio Verbindung von verschiedenen Bildinformationen Korrelative Mikroskopie als Informationsfusion Korrelative Mikroskopie als Informationsfusion Beispiel Partikelanalyse Shuttle & Find Lösung um verschiedene Mikroskope zu verbinden Shuttle & Find Probenhalter für die Materialanalyse Shuttle&Find Arbeitsablauf Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Shuttle&Find Arbeitsablauf Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Shuttle&Find Arbeitsablauf Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Shuttle&Find Arbeitsablauf Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Geologie Altersbestimmung Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Geologie, Mineralogie Granit Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Leiterplatte (Elektronik) Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Litium-Ionen Batterie Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Sphärolithisches Gusseisen Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Schmauchanalyse (GSR - gun shot residue) Korrelative Mikroskopie mit Shuttle & Find Shuttle & Find Produktivitätsgewinn Computertomographie und Elektronenmikroskopie Computertomographie und hochauflösende Mikroskope von ZEISS Kollaboration: Korrelative Methoden zur Defektanalyse mittels Computertomographie und Elektronen- Mikroskopie Korrelative Methoden zur Defektanalyse mittels Röntgen- und Elektronen- Mikroskopie Auflösungssteigerung für die Computertomographie Korrelative Methoden zur Defektanalyse mittels hochauflösender Computertomographie und Elektronen- Mikroskopie (Eutektische Legierung Al- Cu) Koordinatenmesstechnik Kollaboration von Messraum- und Inlinetechnik für eine qualitätsbasierte und effiziente Produktion im Karosserie Bereich Ablauf Korrelation zwischen Inlineanlage (Messzelle) und Messraum 2

3 Folie 39: Folie 40: Zusammenfassung Umsetzung von Industrie 4.0 in der Messtechnik: Rechnergestützte Kollaboration der metrologischen Technologien mit korrelativen Methoden 3

4 Der Vortrag basiert auf dem Vortrag: Imkamp, D. et al.: Informationsfusion mit korrelativen Methoden in der Mikroskopie und Computertomographie zur Messung und Defekterkennung auf der VDI-Tagung Multisensorik in der Fertigungsmesstechnik am 17. und 18. März 2015 in Nürtingen. Bild vom Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium (AWK) 2014 ( Industrie 4.0:Industrie 4.0 ist ein Zukunftsprojekt in der Hightech-Strategie der Bundesregierung, mit dem die Informatisierung der klassischen Industrien, wie z.b. der Produktionstechnik, vorangetrieben werden soll. ( 4

5 Bild vom Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium (AWK) 2014 ( Agenda Begriffliche Einordnung Lichtmikroskopie und Elektronenmikroskopie Computertomographie und Elektronenmikroskopie Koordinatenmesstechnik Zusammenfassung Carl Zeiss IMT GmbH, Dietrich Imkamp, MES-SV

6 Begrifflichkeit Ein Multisensor-Koordinatenmessgerät ist ein Koordinatenmessgerät, das mit verschiedenen Sensoren, die unterschiedliche Messprinzipen nutzen, eingesetzt werden kann. [Imkamp, D., Vizcaino-Hoppe, M.: Mehr als Summe der Sensoren - Optischen Sensoren für Multisensor- Koordinatenmessgeräte, in: Tagungsband zur VDI Tagung Optische Messung technischer Oberflächen, Oktober 2007, Hannover, (VDI Bericht 1996), VDI Verlag, Düsseldorf 2007.] Multisensor Data Fusion in dimensional metrology is used in order to get holistic, more accurate and reliable information about a workpiece based on several or multiple measurement values from one or more sensors. [Weckenmann, A., et al.: Multisensor Data Fusion in Dimensional Metrology, CIRP Annals - Manufacturing Technology 58 (2009) ] Informationsfusion ist die Bezeichnung für einen Prozess, bei dem Daten aus unterschiedlichen Sensoren oder Informationsquellen mit dem Ziel verknüpft werden, neues und präziseres Wissen über physikalische Größen, Ereignisse und Situationen zu gewinnen. [Ruser, H., Puente León, F.: Methoden der Informationsfusion Überblick und Taxonomie, in: Beyerer, J., Puente León, F., Sommer, K.-D.: Informationsfusion in der Mess- und Sensortechnik, Universitätsverlag Karlsruhe 2006 ( Korrelation: wechselseitig Beziehung [Duden] Korrelative Mikroskopie bezeichnet die Verknüpfung von unterschiedlichen Mikroskopietechniken, sowohl gerätetechnisch als auch auf der Bildebene. [Elli, A. F., Böker, C., Thomas, C., Wiederspahn, M.: Korrelative Licht- und Elektronenmikroskopie (CLEM), Anwendungsmöglichkeiten in Bio- und Materialwissenschaften, Optik & Photonik, Februar 2012 No. 1, S ] Carl Zeiss IMT GmbH, Dietrich Imkamp, MES-SV Weitere Literatur Heizmann, M., Beyerer, J., Puente León, F.: Mehr Wissen durch Fusion von Sensordaten - Roadmap Fertigungsmesstechnik 2020, QZ 54 (2009) 6 6

7 Quelle (siehe auch): Imkamp, D., Schmitt, R., Berthold, J.: Blick in die Zukunft der Fertigungsmesstechnik, The Outlook of Manufacturing Metrology, tm Technisches Messen, 10/2012. (Internet: zu Messtechnik für Schmiedegesenke: Imkamp, D.: Selektive Freiformflächenmessung zur effizienten Korrektur von Gestaltsänderungen an Formwerkzeugen, Dissertation, RWTH Aachen,

8 Rasterelektronmikroskop (REM, englisch SEM=Scanning Electron Microscope) mit verschiedenen Elektronenstrahldetektoren und einem Ionenstrahl (Cross Beam-Technologie). Die Cross Beam-Technologie kombiniert die Möglichkeiten von Elektronen- und Ionenstrahlmikroskop. Mit einem gebündelten Ionenstrahl (Focused Ion Beam, FIB) können Materialien im Nanomaßstab bearbeitet werden. 8

9 Begrifflichkeit Ein Multisensor-Koordinatenmessgerät ist ein Koordinatenmessgerät, das mit verschiedenen Sensoren, die unterschiedliche Messprinzipen nutzen, eingesetzt werden kann. [Imkamp, D., Vizcaino-Hoppe, M.: Mehr als Summe der Sensoren - Optischen Sensoren für Multisensor- Koordinatenmessgeräte, in: Tagungsband zur VDI Tagung Optische Messung technischer Oberflächen, Oktober 2007, Hannover, (VDI Bericht 1996), VDI Verlag, Düsseldorf 2007.] Multisensor Data Fusion in dimensional metrology is used in order to get holistic, more accurate and reliable information about a workpiece based on several or multiple measurement values from one or more sensors. [Weckenmann, A., et al.: Multisensor Data Fusion in Dimensional Metrology, CIRP Annals - Manufacturing Technology 58 (2009) ] Informationsfusion ist die Bezeichnung für einen Prozess, bei dem Daten aus unterschiedlichen Sensoren oder Informationsquellen mit dem Ziel verknüpft werden, neues und präziseres Wissen über physikalische Größen, Ereignisse und Situationen zu gewinnen. [Ruser, H., Puente León, F.: Methoden der Informationsfusion Überblick und Taxonomie, in: Beyerer, J., Puente León, F., Sommer, K.-D.: Informationsfusion in der Mess- und Sensortechnik, Universitätsverlag Karlsruhe 2006 ( Korrelation: wechselseitig Beziehung [Duden] Korrelative Mikroskopie bezeichnet die Verknüpfung von unterschiedlichen Mikroskopietechniken, sowohl gerätetechnisch als auch auf der Bildebene. [Elli, A. F., Böker, C., Thomas, C., Wiederspahn, M.: Korrelative Licht- und Elektronenmikroskopie (CLEM), Anwendungsmöglichkeiten in Bio- und Materialwissenschaften, Optik & Photonik, Februar 2012 No. 1, S ] Carl Zeiss IMT GmbH, Dietrich Imkamp, MES-SV Weitere Literatur Heizmann, M., Beyerer, J., Puente León, F.: Mehr Wissen durch Fusion von Sensordaten - Roadmap Fertigungsmesstechnik 2020, QZ 54 (2009) 6 9

10 Agenda Begriffliche Einordnung Lichtmikroskopie und Elektronenmikroskopie Computertomographie und Elektronenmikroskopie Koordinatenmesstechnik Zusammenfassung Carl Zeiss IMT GmbH, Dietrich Imkamp, MES-SV TEM=Transmissions Elektronen Mikroskop (LIBRA Serie aus 2013) 10

11 LM = Light Microscopy, EM = Electron Microscopy, EDX = Energy Dispersive X-ray 11

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16 Siehe auch: 16

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18 Agenda Begriffliche Einordnung Lichtmikroskopie und Elektronenmikroskopie Computertomographie und Elektronenmikroskopie Koordinatenmesstechnik Zusammenfassung Carl Zeiss IMT GmbH, Dietrich Imkamp, MES-SV

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20 Sample: Hall Sensor, Task: Analyze interface bond wire Si-ChipVision: Fully automated workflow for localization, preparation and analysis of a hidden sample detail while getting the maximum information. 20

21 XRM = X-Ray Microscopy, FIB = Focused Ion Beam, SEM = Scanning Electron Microscope Agenda Begriffliche Einordnung Lichtmikroskopie und Elektronenmikroskopie Computertomographie und Elektronenmikroskopie Koordinatenmesstechnik Zusammenfassung Carl Zeiss IMT GmbH, Dietrich Imkamp, MES-SV

22 Quelle: Scheffler, M.: Inline-Messtechnik mit Industrierobotern, VDI-Tagung Multisensorik in der Fertigungsmesstechnik am 17. und 18. März 2015 in Nürtingen 22

23 Agenda Begriffliche Einordnung Lichtmikroskopie und Elektronenmikroskopie Computertomographie und Elektronenmikroskopie Koordinatenmesstechnik Zusammenfassung Carl Zeiss IMT GmbH, Dietrich Imkamp, MES-SV Basis: Bild vom Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium (AWK) 2014 ( 23