Automatisierte Erstellung von Messabläufen für die Qualitätssicherung (AUTEM)

Problemstellung
Durch die zunehmende Variantenvielfalt, kürzere Produktzyklen und abnehmende Stückzahlen bei gleichzeitig steigenden Forderungen an die Funktion und Lebensdauer von Produkten wachsen die Anforderungen an Produktionsprozesse rasant. Diese Entwicklung führt zu einer Reduzierung der für Produkte relevanten Funktionen auf wenige, komplexe Bauteile bzw. Bauteilstrukturen, die entscheidenden Einfluss auf die Funktion, die Lebensdauer, das Umweltverhalten oder die Sicherheit des gesamten Produktes haben. Dadurch wachsen die Anforderungen an Messsysteme und Sensoren. Messungen an komplexen 3D-Makro- bzw. Mikroteilen mit einer Vielzahl von Bohrungen, verdeckten Hinterschnitten, Innenverzahnungen, usw. mit Sensorauflösungen von wenigen Mikrometern bis hinunter zu einigen Nanometern sind gefordert. Gleichzeitig wachsen die Funktionalität sowie die Präzision und damit die Komplexität von Messsystemen, so dass zur Durchführung von effizienten Messungen umfangreiche Praxiserfahrung und Expertenwissen erforderlich sind. Ein grundlegendes Problem besteht darin, dass das zur Erstellung von komplexen Messabläufen bzw. für die Auswahl von geeigneten Sensoren erforderliche Expertenwissen in industriellen Produktionsbetrieben oft nicht verfügbar ist. Insbesondere KMU können nicht für jede neue Messaufgabe einen eigenen Mitarbeiter schulen lassen. Die Folge sind unwirtschaftliche Messprozesse.

Projektziele
Ziel des Projektes war die Entwicklung eines intelligenten Anwenderunterstützungssystems, das erstmals automatisch ein zu messendes Bauteil und die entsprechende Messaufgabe unter Verwendung von verfügbaren CAD-Daten, sowie ggf. mittels Computertomographie ermittelten Datensätzen, analysiert. Darauf aufbauend soll das geplante System eigenständig geeignete taktile- oder optische Sensoren zur Erfassung der relevanten Merkmale auswählen und einen optimal auf die individuelle Messaufgabe abgestimmten Messablauf für Multisensor-Koordinatenmessgeräte generieren.

Vorgehensweise
Der Arbeitsplan sah Untersuchungen zur Abbildung der Fähigkeiten von Sensoren im Zusammenspiel mit Multisensor-Koordinatenmessgeräten vor. Weiter wurde ein Konzept für die geplante Wissensbasis, sowie Algorithmen zur Abbildung von Sensorfähigkeiten und -parametern und von Antaststrategien entwickelt. Es folgte die Entwicklung von Modulen zur Analyse der Messobjekt-Geometrie sowie zur Klassifizierung der Merkmale. Die Implementierung der Algorithmen in die Struktur für die geplante Wissensbasis bildete einen weiteren Schwerpunkt. Im nächsten Schritt wurden die Sensoreigenschaften am 3D-CAD-Modell simuliert. Es folgten Testreihen im Labor wie auch an praxisnahen Messaufgaben. Abschließend wurde die intelligente Anwenderunterstützung durch Einbindung von Computertomographie- (CT-) Datensätzen erweitert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Ergebnis des AUTEM Projektes ist ein bei zwei Industrieanwendern erprobte Prototyp eines Softwaremoduls für die intelligente Anwenderunterstützung von Multisensor-Koordinatenmessgeräten. Das System ermöglicht es, komplexe Messabläufe für 3D-Mikro- und Makrobauteile effizient, sowie mit der geforderten Präzision zu planen und durchzuführen.
Die Verwertung wird breit in industriellen Anwendungen erfolgen. Die Vermarktung der Anwenderunterstützung ist in den Branchen Automotive- und Elektronikindustrie, Maschinen- und Anlagenbau, optische Industrie und Medizintechnik, sowie in der Luft- und Raumfahrt geplant. Konkret können Industrieanwender durch den Einsatz des intelligenten Anwenderunterstützungssystems weltweit erstmals komplexe Messaufgaben an 3D-Mikro- und Makrobauteilen, ohne spezifisches Fach- bzw. Expertenwissen des Bedienpersonals, automatisch analysieren, sowie automatisch bauteil- und messaufgabenspezifische Prüfabläufe für Multisensor-Koordinatenmessgeräte generieren, optimieren und ausführen.
Zur Unterstützung der Verbreitung der Ergebnisse werden interessierte Industrieanwender aus anderen Branchen durch Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und Fachvorträge über die Projektziele, den Projektfortschritt sowie die Ergebnisse aus Labor- und Feldversuchen informiert. Entsprechend erfolgte die Präsentation von Ergebnissen aus dem AUTEM Projekt u.a. auf der Fachmesse CONTROL in Stuttgart sowie auf der HannoverMesse 2011. Weiter ist die Präsentation von Ergebnissen auf nationalen und internationalen Fachtagungen (z.B. VDI Fachtagung Koordinatenmesstechnik, Jahrestagung der European Society for Precision Engineering (euspen)) vorgesehen.

• Werth Messtechnik GmbH