Erfassen Und Verarbeiten Komplexer Geometrie in Meßtechnik Und Flächenrückführung

ISBN-13: 9783540651475 / Niemiecki / Miękka / 1998 / 175 str.

Thomas Haller

Opis

Die vorliegende Arbeit entstand w1ihrend meiner Tiitigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung, Stuttgart. Mein Dank gilt Herm Prof. Dr. -Ing. Dr. h. c. E. Westkamper fUr die groBziigige Unterstiitzung und Forderung meiner Arbeit. Herm Prof. Dr. phil. habil. Dipl. -Ing. H. 1. Tiziani danke ich fUr die eingehende Durchsicht meiner Arbeit und die wertvollen Hinweise, die sich daraus ergaben. Dariiber hinaus danke ich allen Mitarbeitem des Instituts, die mich durch ihre anregende Diskussion und Kritik unterstiitzt haben. Mein besonderer Dank gilt den Herren Dr. K. Melchior, Dr. W. Rauh, Frau Dr. S. Roth-Koch, Herm Dipl. -Phys. Ralph Knorpp, Frau Dipl. -Math. K. Winkler und Herm Dipl. -Ing. R. Winkler. AbschlieBend mochte ich meiner Frau, Dipl. -Ing. X. Haller, sehr herzlich fUr ihre Unterstiitzung und immerwahrende Geduld wahrend der Erstellung meiner Arbeit danken. Stuttgart, 1998 Thomas Haller Inhaltsverzeichnis o Verwendete Abkiirzungen und Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 Anforderung an Systeme zur Gewinnung und Verarbeitung von Geometrie-Informationen . . . . . . . . . . . . 17 2. 1 Geriitetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2. 2 Informationsverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2. 2. 1 Anforderungen flir das Reverse Engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2. 2. 2 Anforderungen fiir die Qualitiitssicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3 Stand der Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3. 1 Geriite zur schnell en Erfassung komplexer Oberfliichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3. 1. 1 Taktile Scanning-Einrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3. 1. 2 Optische 3D-Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3. 2 Informationsverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3. 2. 1 Reverse Engineering als Hilfsmittel der Produktentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3. 2. 2 Systeme zur Qualitiitspriifung mittels optischer 3D-Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4 Komponenten eines durchgiingigen Systems zur informationstechnischen Behandlung von Geometrieinformationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Spis treści

0 Verwendete Abkürzungen und Formelzeichen.- 1 Einleitung.- 2 Anforderung an Systeme zur Gewinnung und Verarbeitung von Geometrie-Informationen.- 2.1 Gerätetechnik.- 2.2 Informationsverarbeitung.- 2.2.1 Anforderungen für das Reverse Engineering.- 2.2.2 Anforderungen für die Qualitätssicherung.- 3 Stand der Technik.- 3.1 Geräte zur schnellen Erfassung komplexer Oberflächen.- 3.1.1 Taktile Scanning-Einrichtungen.- 3.1.2 Optische 3D-Sensoren.- 3.2 Informationsverarbeitung.- 3.2.1 Reverse Engineering als Hilfsmittel der Produktentwicklung.- 3.2.2 Systeme zur Qualitätsprüfung mittels optischer 3D-Sensoren.- 4 Komponenten eines durchgängigen Systems zur informationstechnischen Behandlung von Geometrieinformationen.- 4.1 Konzept.- 4.2 Triangulierung von Punktmengen.- 4.2.1 Triangulierung großer, geordneter 3D-Meßpunktmengen.- 4.2.2 Triangulierung großer, ungeordneter 3D-Meßpunktmengen.- 4.2.3 Vereinigung von Triangulierungen bei geordneten Meßpunktmengen.- 4.3 Geometriebeschreibung.- 4.4 Besteinpassung.- 4.4.1 Konventionelle Besteinpassung.- 4.4.2 Evolution als Optimierungsprozeß.- 4.4.3 Evolutionsstrategien.- 4.4.4 Genetische Algorithmen.- 4.4.5 Berechnung besteingepaßter Regelgeometrie.- 4.4.6 Berechnung besteingepaßter Freiformgeometrie.- 4.4.7 Bestimmung geeigneter Startwerte für die Optimierung.- 4.4.8 Bewertung des Optimierungsverfahrens.- 5 Anwendungsbeispiele.- 5.1 Auswahl der Meßobjekte.- 5.2 Digitalisierung.- 5.3 Besteinpassung und Generierung von CAD-Daten.- 5.4 Erzeugung von Replikaten mit Hilfe von Rapid Prototyping.- 6 Zusammenfassung und Ausblick.- 7 Literatur.