Christian Doppler Labor für Präzise Messungen in Bewegung

Laborleiter: Associate Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Ernst Csencsics

Start: 01 September 2023

Das Christian Doppler (CD) Labor für Präzise Messungen in Bewegung entwickelt Methoden für präzise 3D -Messungen auf kontinuierlich bewegten Objekten, Messprinzipien für die Erfassung lateraler Bewegungen sowie fortschrittliche robotergestützte Inline-Messsysteme. Ziel ist es, für flexible und hochauflösende Messungen direkt in der Produktionslinie eine vergleichbare Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit wie in einer kontrollierten Laborumgebung zu erreichen.

Messsysteme sind für die moderne industrielle Produktion unverzichtbar, da die Präzision von Fertigungssystemen niemals besser sein kann als jene des Messsystems, welches für die Führung des Produktionsprozesses verwendet wird. Die kosten- und ressourceneffizienteste Variante ist dabei die Vermessung direkt in der Produktionslinie. Aktuelle Inline-Messsysteme sind den steigenden Anforderungen an moderne Produktionssysteme im Zusammenhang mit großer Flexibilität, hohem Durchsatz und Genauigkeiten im Mikro- und Submikrometerbereich, allerdings nicht länger gewachsen, da bewegungs- und vibrationsinduzierter Motion-Blur hochauflösende Messungen verhindert. Um mit der Entwicklung der Anforderungen Schritt halten zu können, werden flexible robotische Inline-Messsysteme benötigt, die in der Lage sind, mit Effekten zufolge der Bewegung des Messobjekts umzugehen und eine vergleichbare Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit wie Labormesssysteme zu bieten.

Überblick über die Forschungsbereiche. Auf der untersten Ebene wird Grundlagenforschung zu den Prinzipien der Bewegungserfassung in der Ebene betrieben, welche die Präzisionsmessungen durch Kompensation und Korrektur von Relativbewegungen ermöglicht. Die entwickelten Konzepte werden in fortschrittlichen Roboter-Messsystemen für den Inline-Einsatz auf der Anwendungsebene integriert.

Durch die Integration optischer Messprinzipien, Mechatronik und Regelungstechnik werden im CD-Labor die Grundlagen für fortschrittliche 3D-Inline-Messsysteme, die dynamisch eine lokale, laborähnliche Umgebung zwischen Messobjekt und einem entsprechenden optischen 3D Sensorsystem erzeugen können, erarbeitet. Dazu werden opto-mechatronische Verfahren zur aktiven Echtzeitkompensation der Relativbewegung zwischen Messobjekt und 3D Sensorsystem sowie Methoden zur nachträglichen Korrektur der erfassten Messdaten auf Basis präziser Bewegungsdaten des Messobjekts erforscht (mEMO). Um die bisher unzugängliche, präzise Messung lateraler Bewegungen beliebiger technischer Oberflächen zu ermöglichen, werden optische Sensorprinzipien und Integrationsmethoden entwickelt (iTRACK). Darüber hinaus konzentriert sich die Forschung auf neue Datenverarbeitungsstrategien für Messungen mit hohem Durchsatz und fortschrittliche, lernbasierte Verarbeitungsalgorithmen, welche die Grundlage für den Entwurf von intelligenten Korrekturstrategien bilden. Um den Einsatz von Bewegungskompensation und -korrektur bestmöglich abzustimmen, wird ein integrierter Systemdesignansatz verfolgt, der alle beteiligten Systemkomponenten und deren Abhängigkeiten berücksichtigt. Der holistische Satz an entwickelten Methoden wird die Leistungsfähigkeit von Inline-Messsystemen durch Minimierung der bewegungsinduzierten Unsicherheitskomponente deutlich erhöhen und, in Abhängigkeit der Zielanwendung, eine maßgeschneiderte Systemarchitektur für hochpräzise 3D-Messungen an bewegten Messobjekten ermöglichen.

Die Forschungsergebnisse des CD-Labors werden einzigartige Lösungen für fortschrittliche und flexible robotergestützte Inline-Messsysteme (aRMIN) ermöglichen, die in der Lage sind, Produktqualität mit hohem Durchsatz und vergleichbarer Zuverlässigkeit wie unter Laborbedingungen direkt in der Produktionslinie zu kontrollieren um Produktionssysteme im Hinblick auf Ressourceneffizienz in Echtzeit zu überwachen.

Im Zuge dieses CD-Labors werden folgende Forschungsbereiche bearbeitet:

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