Mobile 3D-Messdienstleistungen Mobile 3D-Messdienstleistungen

Inhaltsangabe 

Inhaltsangabe 

Mobile 3D-Messdienstleistungen 

Mit der Erfahrung aus über 1000 Messprojekten 

® 2012 sigma3D GmbH • www.sigma3D.de • info@sigma3D.de 

1. Unternehmensvorstellung 4-5 

2. Technikkompetenz 6-7 

3. M3DMT – Mobile 3D Messtechnik 8-13 

4. PuK – Prüfen und Kalibrieren 14-15 

5. ScauD – Scannen und Digitalisieren 16-19 

6. Projekt A: Deformationsmessung Kyrotank 20-22 

7. Projekt B: Großprojekt Flugzeugbau A350 23-34 

Unternehmensvorstellung 

Standorte 

Standort Gescher (Münsterland): 

sigma3D GmbH • Marie-Curie-Straße 2 • D-48712 Gescher 

Tel.: +49 (0) 2542 – 918 98 - 0 

Fax: +49 (0) 2542 – 918 98 - 20 


Ihr Ansprechpartner: • Dipl.-Ing Frank Mönsters • moensters@sigma3D.de 

Standort Mainz: 

sigma3D GmbH • Max-Hufschmidt-Straße 4a • D-55130 Mainz 

Tel.: +49 (0) 6131 - 9 62 57 - 0 

Fax: +49 (0) 6131 - 9 62 57 - 20 

Ihr Ansprechpartner: • Dipl.-Ing Heiko Paluszek • paluszek@sigma3D.de 


DVW, BDB - Fortbildungsveranstaltung „Industrievermessung – aktuelle Trends und Entwicklung“ 


3D-Messtechnik Mit der Erfahrung in der aus Industrie über 1000 Messprojekten – Praxisbeispiele 

Dipl.-Ing. (FH) Christian Chmill 

sigma3D GmbH, 12.07.2012 


Vorsprung durch Erfahrungswerte 

Gründung: 

2001 

Unternehmensvorstellung 

Geschäftsführer: 

Dipl.-Ing Frank Mönsters 

Administration, QM, Programmierung 

Dipl.-Ing Peter Voßbeck 

Projektbetreuung, Technik, Beratung 

Dipl.-Ing Heiko Paluszek 

Administration, Vertrieb, Entwicklung 

Mitarbeiter: 

25 Messingenieure 

1 Mitarbeiterin im zentralen Sekretariat 

Technikkompetenz 

Messsysteme 

Segmente: 

� M3DMT - Mobile3D-Messtechnik 

� ScauD - Scannen und Digitalisieren 

� PuK - Prüfen und Kalibrieren 

Statement: 

sigma3D ist externer Spezialist und Dienstleister für industrielle, mobile 

3D-Messtechnik in Deutschland. 

Mit der Kombination aus erfahrenem Ingenieurwissen, gepaart mit enormer 

Anwendungskompetenz und modernster 3D Messtechnik unterstützt sigma3D 

die Qualitätssicherung von Entwicklungs- und Fertigungsbetrieben weltweit. 

Unsere technisch ausgereiften 3D-Messlösungen tragen zum wirtschaftlich Erfolg 

im Maschinenbau, in der Umwelt- und Kraftwerktechnik, dem Automobilsektor 

sowie in der Luft- und Raumfahrt bei. Sie sind das Tagesgeschäft von sigma3D. 


sigma3D setzt Messsysteme Messsystem verschiedener Hersteller ein, die technologisch 

auf unterschiedlichen Prinzipien und Ansätzen basieren basieren. 


1

Technikkompetenz 

Messsoftware 

sigma3D setzt setze eine Vielzahl von verschiedenen Softwarelösungen 

Softwarelösungen 

ein, die je nach Anwendung ein optimales Ergebnis garantieren. 

Mobile 3D Messtechnik 


M3DMT – Anwendungen im Automobilbau 

Abstecken von Hallenlayouts 

Vorrichtungsvermessung 

Maßkontrolle an der Karosserie 

Roboterzellenkalibrierung 



M3DMT - Anwendungen im Anlagenbau 

Maschinenausrichtung 

Einmessen von Einzelsegmente 

Justage von Komplettanlagen 

Anlagendokumentation 



M3DMT - Mobile 3D Messtechnik 

Mobile 3D-Messungen sind längst in der industriellen Fertigung und Produktion etabliert. 

Einsatzgebiete finden sich vor allem im Produktionsablauf, in der Produktentwicklung und 

der Qualitätssicherung. 

Die Vorteile: Flexibel, genau, wirtschaftlich 

Flexibler Einsatz am Ort der Produktion, weltweit. 

Objektive Präzision liefert klare Entscheidungsgrundlagen für Planung & Produktion. 

Mobile Messtechnik bietet ein Höchstmaß an Wirtschaftlichkeit und Effizienz. 


Montagemessung von Bauplätzen 

Periodische Bauplatzprüfungen 

100% Bauteilprüfungen 

Konzepterstellung 


M3DMT – Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt 



M3DMT – Anwendungen im Forschungsbereich 

Komponentenvermessung 

3D Netzmessung 

Justage von Sondereinbauten 

Experimentvermessung 


2


M3DMT – Antennen- und Teleskopvermessung 

Kontrollmessungen von Einzelbaugruppen 

Montagemessungen am Aufstellort 

Reflektor-Oberflächenvermessung 

Einmessung von Überwachungssensoren 

Prüfen und Kalibrieren 


PuK – Prüfen von Werkzeugmaschinen (WZM) 

Abnahmemessung nach ISO 230-2, -6, -4 

Kreisformtest (ISO 230-4) 

Kompensation Maschinenabweichungen 

Prüfung nach Reparatur oder Kollision 

Scannen und Digitalisieren 

ScauD – Reverse Engineering 

Erstellung von 3D CAD Daten 

Parametrische Nachkonstruktion 

Rückführung von Freiformflächen 

CAE -Computer Aided Engineering 



Prüfen und Kalibrieren 

PuK – Prüfen von Koordinatenmessgeräten (KMG) 

Abnahmemessung nach ISO 10360-2 

Volumetrische Kompensation 

Ermittlung der 21 Geometrieabweichungen 

Genauigkeitssteigerung bei Retrofit 

Scannen und Digitalisieren 

ScauD – 3D Qualitätskontrolle 

Flächenhafter Datenvergleich 

Soll-Ist Vergleich von Schnitten 

Erstbemusterung 

Prozesskontrolle / Varianzanalyse 



3D Qualitätskontrolle - Von einem Urmodell eines Rotorblattes einer Windkraftanlage 

Aufgabenstellung 

Von einer neu entwickelten Windkraftanlage ist das Urmodell des Rotorblattes zu vermessen. 

Für die Qualitätskontrolle ist ein flächenhafter Soll-Ist-Vergleich zwischen dem gefertigten Modell und dem 

CAD-Referenzmodell durchzuführen. 

• 

• 

• 

Lösung: Zusammenspiel der 3D Messtechnik – 

Die Messung erfolgt in aufbauenden Schritten mit 3 Messystemen 

Messung mit dem Laser Tracker 

- Einmessung in das Urmodellkoordinatensystem 

- Bestimmung von Geometrieelementen für die Detailauswertung 

- Bestimmung von Stützpunkten für die Photogrammetriemessung 

Messung mit dem Photogrammetriesystem 

- Bildverband mit alle relevanten Objektbereiche 

- Lagerung auf Stützpunkte der Laser Tracker Messung 

- Bestimmung von Verknüpfungspunkte 

Messung mit dem Streifenmusterprojektionsystem 

- Bildverband mit allen relevanten Objektbereichen 

- Lagerung auf Verknüpfungspunkte der Photogrammertiemessung 

- Generierung eines Polygonnetzes der Objektoberfläche 

® 2011 2012 sigma3D GmbH • www.sigma3D.de • info@sigma3D.de 

3

3D Qualitätskontrolle - Von einem Urmodell eines Rotorblattes einer Windkraftanlage 

Durchführung und Auswertung der Messung 

Messung 


Statistische Ergebnisse der Messung Referenzmessung 

Standardabweichungen 

der Messpunkte: 

o Sx min = 0,013 

o Sx max = 0,020 

o Sy min = 0,009 

o Sy max = 0,017 

o Sz min = 0,008 

o Sz max = 0,014 

o Strahlen min = 7 

o Strahlen max = 16 

Seite: 23 Projektvorstellung 


Projekt B : Großprojekt Flugzeugbau > Airbus A350 

Lieferung aller Maschinenkomponenten für das Ausrüsten von vier Rumpfschalen, die 

dann zu einer so genannten „Rumpftonne“ zusammengefügt werden 




Aufgabenstellung 

Projekt A: Photogrammetrische Vermessung eines Kryo-Tanks 

Am BINP Kryo-Tank soll eine Deformationsmessung bei verschiedenen 

Evakuierungszuständen durchgeführt werden. Bei folgenden Zuständen ist der Tank zu 

vermessen: 

o 1000 mBar (Referenzmessung) 

o 800 mBar 

o 600 mBar 

o 400 mBar 

o 200 mBar 

o 100 mBar 

o 10 mBar 

Kryo-Tank mit 

aufgeklebten Messmarken 

Die zu erwartenden Deformationen 

liegen bei ca. 1/10mm. 

Ergebnisse 


Visualisierung der Verformungsabweichungen am Messobjekt 

Seite: 24 Fertigungsprinzip Anlagenübersicht 

Flussprinzip 


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 


4

Seite: 25 Projektabwicklung / Anforderungen an die Messtechnik 

Flugzeughersteller (Kunde) 

Messdienstleister, sigma3D 

Zentrale Aufgaben der Messtechnik 

a) Erstellung Messkonzept (vorl. Grundkonzept) 

- Grundlagen (Definitionen, Bezeichnungen) 


- Messanweisung (Instrumente, Kontrollen) 

Anlagenbauer (Lieferant) 

- Referenznetz, Netzrezertifizierung 

Mit der Erfahrung aus über - Messadapter, 1000 Messprojekten 

Offsets 

Zusätzliche Anforderung vom 

- Toleranzen (Konstruktion) 

Kunden an den Anlagenbauer: 

- Messkonzept zur Fertigungsanlage b) Begleiten der Aufbau- und Justagearbeiten 

- Möglichkeit der periodischen Prüfungen c) Anpassung Messkonzept während Montage 

(Verfahrensanweisung) 

- alle messtechnischen Planungen und 

technischen Umsetzungen gehören zum 

Lieferumfang 

d) Kompensationsmessungen 

(Nietmaschinen, Roboter) 

e) Projektabschluss – Abnahmemessungen 


Seite: 27 Referenzpunktnetz – theoretische Genauigkeitsbetrachtung im Vorfeld 

Spatial Analyzer (New-River-Kinematics,USA) 

f) Möglichkeit der periodischen Prüfung durch 

Hersteller (mittels Verfahrensanweisung) 

Funktionen: 

- Simulierung von Messungen, ggf. mit Hilfe des 3D-CAD der Anlage 

- Unified Spatial Metrology Network (USMN, Bündelblockausgleichung) 


>>> Berücksichtigung der theoretischen Instrumentengenauigkeit 


>>> USMN- Funktion zur Auswertung der Messungen 

Seite: 29 Referenzpunktnetz – Beispiel für ein Anlagenreferenznetz 


Messaufbau – erzielbare Genauigkeiten 




Seite: 26 Referenzpunktnetz 

Referenznetz zur Fertigungsvorrichtung 




Seite: 28 Referenzpunktnetz – Beispiel für eine Fertigungsstraße - Anlagenreferenznetz 

Messaufbau – erzielbare Genauigkeiten 

FRH = Fundament-Reflektor-Halter 



Seite: 30 Referenzpunktnetz – Notwendigkeit 

Notwendigkeit eines Referenznetzes? 




- Referenznetz dient zum Aufbau und späteren Überprüfung der Anlagen 

- Lasertracker wird lokal positioniert, daher Gesamtgüte des Referenznetzes entscheidend 

- Referenznetz dient auch zu Überwachungszwecken (Fundament- und Anlagenbewegung) 


5

Seite: 31 Referenzpunktnetz – Vermarkung Bodenfestpunkte 

Bodenreferenzpunkt 

(FRH = Fundament-Reflektor-Halter) im Betonboden 

Seite: 33 Äußere Einflüsse 



STRAHLENGANG-Analyse 


Durchtrittsöffnungen, obere Ebene 

Lasertracker, „Laserstrahlen“ zu FRH‘s 

sämtliche Sichtverbindungen zwischen geplanten 

LT-Standpunkt > Messpunkt (FRH und Justagepunkt) 

Äußere Einflüsse, die man bedenken sollte und Messergebnisse beeinflussen � 

- Material-Temperatur: 

∆T von 1°C wirkt mit ca.12 ppm (Stahl, Beton), 

Beispiel: 20m Anlagenlänge Mobile >>> 3D-Messdienstleistungen 

5°C Temp.-änderung >>> Längenänderung = 1,2mm 

>>> Ausdehnungseigenschaft von CFK nahe Null , Einbau eines Ausgleichssystem mit Invarstäben � 


- Äußere Bedingungen, Luftbewegung: 

Besonders bei Aufbau z.B. durch geöffnete Hallentore >>> Luftbewegung, Einfluss bei Justagen 

Weitere Einflüsse: Vibrationen durch Fahrzeuge, extremer Staub etc. 

- Bauphysik: 

Bausetzungen, besonders bei Anlagenaufbau (Gewicht), zusätzlich Dehnungsfugen im Betonboden, 

Anlagendynamik, Spannungen >>> Einflüsse kaum „greifbar“ 

- Erdkrümmung: 

Beispiel: PML-Station - 100m Länge >>> Einfluss der Erdkrümmung ca. 0.8 mm 

>>> in Ebene justiert oder horizontiert (Gravitationsvektor) 



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 



Seite: 32 Referenzpunktnetz – Netzmessung 

Arbeitsschritte: 

Netzplan aus Strahlenganganalyse (theoretische Sollkoordinate) 



- Absteckung der FRH-Punkte (theor. Sollkoordinate) 

- Einbringen der FRH-Körper in Beton 

- Durchführung der Netzmessung (Betontemp.) 

- Auswertung über Bündelblockausgleichung 

- Netzrezertifizierungen 


Seite: 34 Durchführung der Justage-, Abnahme- und Prüfmessungen 







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