Forschung an der GSaME - Status und Ergebnisse 2012

Cluster C – Material- und ProzessengineeringThemaC5: Werkzeugintegrierte optische Sensorik zur Onlinemessungvon Werkstücken und BearbeitungswerkzeugenDoktorand:Dipl. -Ing. David FleischleThesis Committee: Prof. Dr. sc. nat. Wolfgang Osten (ITO)Prof. Dr. Dr. h. c. Rainer Gadow (IFKB)Prof. Dr. rer. nat. Thomas Ertl (VIS)Projektbeginn: 01.04.2008Dissertationsthema:Konzepte und Implementierungen für die prozessnahe Integration optischer SensorenZusammenfassung:Die industrielle Produktion, vor allem die Produktion von hochwertigen Gütern und Anlagen,stellt in Deutschland einen wichtigen Faktor für den wirtschaftlichen Erfolg auf dem Weltmarktdar. Um die Wettbewerbsfähigkeit im internationalen Vergleich zu sichern, ist es notwendig,ständig bessere Produkte zu entwickeln. Dies bedeutet sowohl Innovation bei derProduktentwicklung als auch eine Verbesserung der Produktqualität. Um die geforderteQualität mit hoher Zuverlässigkeit erzeugen zu können, sind Maßnahmen zur Überwachungder Fertigung und des Fertigungsergebnisses unabdingbar. Dafür sind kurze Prüfintervallenmöglichst nahe an der Bearbeitungsstelle notwendig.Optische Sensoren sind für eine schnelle und zerstörungsfreie Überprüfung von Objektengeeignet. Trotzdem ist deren Verbreitung noch relativ gering und im Allgemeinen wird nichtdas gesamte Potenzial dieser Messgeräte für die Überwachung der Fertigung ausgenutzt. Vorallem aufgrund der schnellen und berührungslosen Messung sind optische Sensoren bestensfür eine lückenlose Überprüfung der Produktionsergebnisse geeignet. Im Allgemeinen ist bisheute eine zuverlässige Messung aber nur in einer sehr genau spezifizierten Messumgebungmöglich, da Einflüsse aus der Umgebung das Messsignal beeinflussen.Eine fertigungsnahe Umsetzung einer lückenlosen Überwachung ist aus diesem Grund mitoptischen Sensoren bisher nur in Einzelfällen möglich. Um diese Problemstellung lösen zukönnen, wird ein theoretischer Ansatz entwickelt, mit Hilfe dessen eine Untersuchung derAuswirklungen von Störgrößen auf die Messergebnisse durchgeführt werden kann. Dafür wirdein Simulationsmodell beschrieben, mit dem die Signalentstehung für ein optisches System,unter Berücksichtigung des Messobjektes sowie der Einflüsse aus der Fertigungsumgebung,analysiert werden kann. Mit diesem Werkzeug ist es möglich, die Zuverlässigkeit einerÜberwachungslösung bereits vor der Implementierung abzuschätzen und kritischeEinflussgrößen zu erkennen. Abschließend wird an zwei Beispielen die Vorgehensweise zurUmsetzung einer prozessnahen Überwachung vorgestellt.94