Third Party Funds Group - Sub project
Acronym: FORTol
Start date : 01.04.2020
End date : 01.04.2023
In der zweiten Förderperiode sollen aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen weitere Erkenntnisse erzielt werden, um die mit einer Messung assoziierte Messunsicherheit, mit der die Gestaltabweichungen von tolerierten Bauteilen ermittelt werden, durch Optimierung notwendiger Datenverarbeitungsoperationen entlang der Messkette zu reduzieren. Dabei soll durch komplexere Algorithmen ein nutzbarer Informationsgewinn generiert werden, wobei der daraus resultierende deutlich gesteigerte Berechnungsaufwand durch konsequente Anwendung von GPGPU-Programmiertechniken
kompensiert werden soll. Die Reduzierung der Messunsicherheit der geometrischen Charakterisierung bewirkt im Allgemeinen direkt die Möglichkeit zur Vergabe von engeren Toleranzen, da die Messunsicherheit die kleinstmögliche Toleranz durch die Formulierung der „Goldenen Regel“ der Messtechnik direkt beeinflusst. Letzteres stellt eine wichtige Voraussetzung für die Realisierung von hochfunktionalen, mechanischen und optischen Komponenten
dar. Durch die genauere Bestimmung der lokalen Messunsicherheit und der systematischen Gestaltabweichungen im Rahmen der Zusammenarbeit mit Fertigern und Konstrukteuren wird a priori eine ökonomisch optimierte Toleranzvergabe bereits während der Entwurfsphase des Bauteils ermöglicht, wodurch der Aufwand für nachträgliche Änderungen minimiert wird. Die wissenschaftlichen Teilziele des Teilprojekts sind:
• Bereitstellung einer Methodik zur optischen Bestimmung der Zahnflankentopografie, um Verschleißvolumen und Oberflächentextur inkl. der auftretenden Messunsicherheiten als Eingangsparameter für eine angepasste Toleranzsimulation zur Verfügung zu stellen.
• Berücksichtigung von verschiedenen Definitionen von Werkstückkanten bei der Bestimmung der EPU, um die GPS-Operatoren „Zerlegung“ und „Assoziation“ für die Auswertung von funktionskritischen Bauteiloberflächen zu verbessern.
• Optimierung von Algorithmen zur geometrischen Registrierung von gemessenen Oberflächen an Nominal- / Referenzdaten mit Hilfe geeigneten Gewichtungsfaktoren aus entwickelten geometrischen Ähnlichkeitsparametern von Polygonnetzen und lokalen Qualitätskennwerten aus CT-Messungen, um den Fehlereinfluss der Registrierung auf die Datenauswertung zu charakterisieren und zu reduzieren.
Die Forschungsgruppe FOR 2271 erforscht grundlagenwissenschaftlich ganzheitliche Vorgehensweisen und effiziente Werkzeuge zur umfassenden Steuerung geometrischer Abweichungen im Produktentstehungsprozess und validiert diese anhand einer Modellfabrik. Das Teilprojekt 3 (TP3) beteiligt sich in der Forschergruppe mit der Bestimmung der Gestaltabweichungen und deren Messunsicherheit sowie der Nutzung dieser Informationen für eine funktionsorientierte Toleranzvergabe. Das TP3 hatte in der ersten Förderphase zum Ziel, geeignete Verfahren zu entwickeln, mit denen die Bereitstellung von Messdaten mit Einzelpunktmessunsicherheiten (EPU) für verschiedene taktile, optische und tomografische Messverfahren umgesetzt werden kann. Darauf aufbauend konnten Methoden zur Beschreibung und Korrektur systematischer Gestaltabweichungen sowie die Bereitstellung von Fusions- und Ausgleichsalgorithmen unter Berücksichtigung der EPU zur Wichtung erarbeitet werden. Diese Arbeiten sowie die Bereitstellung der EPU der Abweichungsrepräsentation und der Unsicherheit einzelner Merkmale, sowie die Bereitstellung des messtechnischen Aufbaus zur Funktionsprüfung des Demonstrators runden den Beitrag des TPs zur Forschergruppe ab.In der zweiten Förderperiode sollen aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen weitere Erkenntnisse erzielt werden, um die mit einer Messung assoziierte Messunsicherheit, mit der die Gestaltabweichungen von tolerierten Bauteilen ermittelt werden, durch Optimierung notwendiger Datenverarbeitungsoperationen entlang der Messkette zu reduzieren. Dabei soll durch komplexere Algorithmen ein nutzbarer Informationsgewinn generiert werden, wobei der daraus resultierende deutlich gesteigerte Berechnungsaufwand durch konsequente Anwendung von GPGPU-Programmiertechniken kompensiert werden soll. Die Reduzierung der Messunsicherheit der geometrischen Charakterisierung ermöglicht im Allgemeinen die Vergabe von engeren Toleranzen. Die geplanten Arbeiten umfassen auch metrologische Untersuchungen zu Zahnflankentopografiemessungen zur Ermittlung des Einflusses des zu erwartenden Verschleißes auf die Toleranzvergabe. Zusätzlich werden Ansätze zur Optimierung von Algorithmen zur gewichteten geometrischen Registrierung von Messdaten an Nominal- / Referenzdaten untersucht, um den Fehlereinfluss der Registrierung auf die Datenauswertung und somit die lokale Messunsicherheit von tolerierten Geometrieelementen zu charakterisieren und zu reduzieren. Gemeinsam mit den Projektpartnern wird außerdem untersucht, ob das Vorgehen zur Bestimmung der EPU von Geometrieelementen auf Kantenbereiche übertragbar ist, um die Auswirkungen der hier auftretenden Messunsicherheit auf die zugeordnete Toleranzvergabe abzuschätzen. Die Zusammenarbeit wird durch die normgerechte geometrische Charakterisierung der mechanischen Komponenten des Röntgenblendenprüfstands ergänzt.