Effiziente Messdatengenerierung durch moderne optische 3D Digitalisierungssysteme 3. Dresdner Probabilistik-Workshop
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- Tristan Hochberg
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1 Effiziente Messdatengenerierung durch moderne optische 3D Digitalisierungssysteme 3. Dresdner Probabilistik-Workshop 7-8. Oktober 2010
2 GOM - Gesellschaft für Optische Messtechnik Firmenstruktur Entwicklung, Produktion und Vertrieb optischer 3D-Messsysteme Gegründet 1990 in Braunschweig Privater Besitz Know How: Digitale Bildverarbeitung 3D-Koordinatenmesstechnik Material- und Komponententests Weltweites Verkaufs und Supportnetzwerk 7 GOM Niederlassungen in Europa mit Hauptsitz in Braunschweig (Deutschland) 30 Distributoren GOM heute: über 170 Mitarbeiter über 3000 Installationen Page 2
3 GOM - Gesellschaft für Optische Messtechnik Produktübersicht ATOS 3D-Digitalisierung TRITOP Photogrammetriesystem TRITOP Deformation Vektorielle Deformationsanalyse ARGUS Deformationsanalyse im Blechumformungsprozess ARAMIS Deformationsanalyse PONTOS Dynamisches Photogrammetriesystem Page 3
4 Optischer 3D-Digitalisierer
5 Stereo Kamerasystem Streifenprojektion Referenzpunktmethode Stereo Kamera Technik Page 5
6 Optische Digitalisierung Streifenprojektion - Phasenshift Projektion von Streifenmustern: Flächige Messung Heterodyner Phasenshift Projektion: Mehrfache Phasenshift-Projektion Sehr geringes Messrauschen Erzielt höchste Genauigkeiten in Subpixel-Bereich. Page 6
7 Vorteile der Stereo Kamera Technik ATOS Triple Scan Kamera 1 2 Kameras / 1 Projektor Stabile Triangulationsbasis zwischen y1 p zwei Kameras Konfiguration der Gleichungen zur Koordinatenberechnung ist überbestimmt (3 Koordinaten Px, Py, Pz bei 4 Beobachtungen x1p, y1p, x2p, y2p) Kalibrierzustand ist immer bekannt Permanentes Verfolgen des Sensorstatus Online-Informationen zu Sensorbewegung Garantie für Prozesssicherheit ΦP Page 7 Kamera 2 x2p x1 p Optional kann der Projektor zur Triangulation verwendet werden quasi 3 Sensoren gleichzeitig für große Vollständigkeit der Messungen Digitalisierung von schwer zugänglichen Bereichen (z.b. tiefen Taschen) Projektor P y2 p
8 Vorteile der Stereo Kamera Technik ATOS Triple Scan Die grünen Bereiche zeigen die von beiden Kameras erfassbare Oberfläche Page 8
9 Vorteile der Stereo Kamera Technik ATOS Triple Scan Die roten Bereiche zeigen die von Kamera 1 und dem Projektor erfassbare Oberfläche Page 9
10 Vorteile der Stereo Kamera Technik ATOS Triple Scan Die blauen Bereiche zeigen die von Kamera 2 und dem Projektor erfassbare Oberfläche Page 10
11 Vorteile der Stereo Kamera Technik ATOS Triple Scan Ergebnis: Die Struktur kann in einer Ansicht erfasst werden, da die entsprechenden Bereiche automatisch kombiniert werden. Es werden also weniger Ansichten für ein komplexes Bauteil benötigt. Page 11
12 Vorteile der Stereo Kamera Technik Ein-Kamera-Prinzip zum Vergleich Zum Vergleich: Die roten Bereich zeigen die mit Kamera und Projektor erfassbare Bereiche. Es werden weitere Messungen benötigt. Page 12
13 Optische 3D-Koordinatenmessmaschine Flexibler Sensor: von klein bis groß stationär und mobil Stecknadel -> Flugzeug Büro -> Produktion Klein Stationär Page 13 Groß Mobil
14 Optische 3D-Koordinatenmessmaschine Lösung: Voll-automatische 3D-Digitalisierung Multi-Achs Verfahreinheit Robotermesszelle Inspektion komplexer Kleinteile <400 mm² 6 freibewegliche, automatisierte Achsen Hohe Auflösung und Genauigkeit Ansteuerung direkt aus der ATOS-Software Steuerung mehrerer Geräte (Drehtisch, ) Offline Programmierung, Kollisionskontrolle Mehr Produktivität Page 14 Bessere Wiederholbarkeit Mehr Durchsatz
15 Daten für Reverse Engineering
16 Netz Operationen Optimierte Netzbehandlung und Bearbeitung Neues Rendering Höhere rendering Geschwindigkeit Echtzeitrendering Animierte Änderungsanzeige Netzbearbeitungsvorschau Vorschaufokus folgt der Maus Live-Vorschau wird aktualisiert bei Parameteränderung Page 16
17 Netz Operationen Löcherfüllen Page 17
18 Rapid Milling - Werkzeugbau Direktes Kopieren Fräsen auf STL Daten CNC-Bearbeitung von Gussrohlingen Erfassung der realen Form Ausrichten auf der CNC-Anlage Fräsbahngenerierung auf ATOS-Daten Kein Luftfräsen Reduzierung der Maschinenlaufzeiten Reale Bauteilgeometrie durch ATOS-Daten Erkennen von Störkonturen am Guss Vermeidung von Werkzeugkollision Page 18
19 Reverse Engineering ATOS 3D-Messdaten für Flächenrückführung Zur Flächenrückführung der 3D-Messdaten (STL) in mathemathisch beschriebene Flächen (NURBS-Flächen) oder Volumenkörper (Solids) STL/ASCI-Dreiecksnetz Verschiedenste SoftwarePakete stehen für die Flächenrückführung eines Objektes zur Verfügung IGES-Schnitte stellt die Software diverse allgemeine ExportFormate bereit IGES-Tape/Kontrastlinien IGES-Regelgeometrien Page 19
20 Reverse Engineering Vom Bauteil zum CAD in 3 Schritten Digitalisierung STL-Daten Flächenrückführung (Geomagic, Polyworks, ) Aufteilung der Polygonfläche mittels Kurvennetzwerk Berechnung der NURBS-Patches Genauigkeitsanalyse Abweichung zwischen STL- und NURBSFlächen Page 20
21 Morphen von CAD Daten Vom Ursprungsdatensatz zum modifizierten CAD Flächenrückführung (Geomagic, Polyworks, ) Aufteilung der Polygonfläche mittels Kurvennetzwerk Berechnung der NURBS-Patches Genauigkeitsanalyse Abweichung zwischen STL- und NURBSFlächen Page 21
22 System & Software für die Qualitätskontrolle
23 ATOS Inspection Workflow Messablauf in drei Schritten Page 23 Schritt 1 Messung Schritt 2 Ausrichtung Schritt 3 Auswertung
24 ATOS Inspection Workflow CAD Import Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD CATIA v4.dlv /.exp /.model CATIA v5.catpart /.CATproduct /.cgr Pro/Engineer.neu Unigraphics, Pro/Engineer.prt Parasolid.x_t JTOpen.jt IGES.igs /.iges STEP.stp /.step VDA.vda Inspection Export Data Import von CAD-Daten mit Flächentoleranzen für Einzel-Patches Page 24
25 ATOS Inspection Workflow Messplan Import DMIS Import CAD Data BMW-Mess.sol Audi-Plan Import Inspection Plan CATIA-List / Daimler Chrysler.csv HTML.html,.htm ASCII.txt Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Import vorhandener Mess- und Prüfpläne Page 25
26 ATOS Inspection Workflow Bauteilvermessung Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Bauteilvermessung Bauteilvermessung Page 26
27 ATOS Inspection Workflow Ausrichtung zu CAD-Daten Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Diverse Ausrichtungsoptionen, RPS, 3-2-1, Best-Fit, Page 27
28 ATOS Inspection Workflow Vollflächige Abweichungsanalyse Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Vollflächige Abweichungsanalyse zu CAD oder Grenzmuster, beliebige Flächenpunkte, Toleranzen, Legenden (Go-NoGo, Warn) Page 28
29 ATOS Inspection Workflow Lochmuster und Beschnittkanten Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Lochmuster, Kantenpunkte, Aufsprung und Beschnittkanten, Page 29
30 ATOS Inspection Workflow Inspektionsschnitte Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Inspektionsschnitte mit Toleranzbändern Page 30
31 ATOS Inspection Workflow Wandstärkenanalyse Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Vollflächige Wandstärkenanalyse Page 31
32 ATOS Inspection Workflow Bemaßung, Mess-Schieber Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Bemaßung, Regelgeometrien und Mess-Schieber Page 32
33 ATOS Inspection Workflow CMM-Inspektion und Erstmusterprüfung Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data CMM-Inspektion und Erstmusterprüfung Page 33
34 ATOS Inspection Workflow Form- und Lagetoleranz Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Form- und Lagetoleranzen Page 34
35 ATOS Inspection Workflow Form- und Lagetoleranz Page 35
36 ATOS Inspection Workflow Form- und Lagetoleranzen als FTA Import Page 36
37 ATOS Inspection Workflow Form- und Lagetoleranzen als FTA Import Page 37
38 ATOS Inspection Workflow Form- und Lagetoleranzen als FTA Import Page 38
39 ATOS Inspection Workflow Form- und Lagetoleranzen als FTA Import Page 39
40 ATOS Inspection Workflow Export Inspektionstabellen Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Export Inspektions-Tabellen ASCII, HTML, Excel,... Page 40
41 ATOS Inspection Workflow Export Mess- und Prüfberichte Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data Export Mess- und Prüfberichte PDF s, Bilder,... Page 41
42 ATOS Inspection Workflow 3D-Export aller Inspektionsergebnisse im ATOS-Viewer Import CAD Data Import Inspection Plan Scan Surface Align data to CAD Inspection Export Data ATOS Viewer Session alle 3D Messdaten und Inspektionsergebnisse kompakt zum Austausch und zur Weiterverarbeitung Page 42
43 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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