Charton, Louis (2024)
System zur automatisierten Messung der
Kantenverrundung von Blechbauteilen mit
Mehrachs-Kinematik und Laserscanner.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00028091
Bachelorarbeit, Erstveröffentlichung, Verlagsversion
Kurzbeschreibung (Abstract)
Das Verrunden von Werkstückkanten ist ein wichtiger Fertigungsschritt zur Einhaltung von Normen und individuellen Spezifikationen. Scharfe Kanten und Grate entstehen in der Regel durch Trennverfahren. Derzeit werden die Kantenradien bei komplexen Bauteilgeometrien jedoch manuell vermessen, eine Automatisierung ist in der Regel nicht vorhanden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Demonstrator-System entwickelt, das die Kantenverrundung von Blechbauteilen mit einem Linienprofil-Laserscanner misst. Der Scanner ist auf einer Vierachs-Kinematik mit SPS montiert, welche Punkte in einem definierten Messbereich anfahren kann. Diese Punkte werden zuvor anhand einer CAD-Referenzdatei festgelegt. Die Erfassung des in einem Messbereich frei positionierten Blechbauteils erfolgt durch eine einzelne Kamera. Aus dem Kamerabild wird die Position des Blechbauteils ermittelt und die Bahnkoordinaten für die Kinematik/SPS berechnet. Zusätzlich wird der Demonstrator konstruiert und so gestaltet, dass er im Anschluss an die Thesis aufgebaut und genutzt werden kann. Dazu wird ein Python-Programm entwickelt, welches die Kommunikation mit einem Laserscanner, einer SPS und einer Kamera über Ethernet implementiert. Der Schwerpunkt der praktischen Entwicklung liegt softwareseitig auf der Bildverarbeitung. In diesem Rahmen wird ein neuer Ansatz entwickelt, um perspektivisch bedingte Verzerrungen aus den Kamerabildern zu entfernen, um anschließend mittels Machine Vision Koordinaten für Messpunkte zu ermitteln. Als Ausgangspunkt dient die Open-Source-Bibliothek OpenCV. Die festgelegten Messpunkte werden über das Siemens S7 Protokoll an eine Siemens SPS exportiert. Abschließende Tests zeigen, dass die durch das Programm berechneten und von der SPS angefahrenen Messpunktkoordinaten bei ausreichender algorithmischer Kalibrierung der Kamera um weniger als 0,5 mm von den tatsächlichen Koordinaten abweichen können
| Typ des Eintrags: | Bachelorarbeit | ||||
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| Erschienen: | 2024 | ||||
| Autor(en): | Charton, Louis | ||||
| Art des Eintrags: | Erstveröffentlichung | ||||
| Titel: | System zur automatisierten Messung der Kantenverrundung von Blechbauteilen mit Mehrachs-Kinematik und Laserscanner | ||||
| Sprache: | Deutsch | ||||
| Publikationsjahr: | 5 November 2024 | ||||
| Ort: | Darmstadt | ||||
| Kollation: | 81, XVII Seiten | ||||
| Datum der mündlichen Prüfung: | 17 Juli 2023 | ||||
| DOI: | 10.26083/tuprints-00028091 | ||||
| URL / URN: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/28091 | ||||
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Das Verrunden von Werkstückkanten ist ein wichtiger Fertigungsschritt zur Einhaltung von Normen und individuellen Spezifikationen. Scharfe Kanten und Grate entstehen in der Regel durch Trennverfahren. Derzeit werden die Kantenradien bei komplexen Bauteilgeometrien jedoch manuell vermessen, eine Automatisierung ist in der Regel nicht vorhanden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Demonstrator-System entwickelt, das die Kantenverrundung von Blechbauteilen mit einem Linienprofil-Laserscanner misst. Der Scanner ist auf einer Vierachs-Kinematik mit SPS montiert, welche Punkte in einem definierten Messbereich anfahren kann. Diese Punkte werden zuvor anhand einer CAD-Referenzdatei festgelegt. Die Erfassung des in einem Messbereich frei positionierten Blechbauteils erfolgt durch eine einzelne Kamera. Aus dem Kamerabild wird die Position des Blechbauteils ermittelt und die Bahnkoordinaten für die Kinematik/SPS berechnet. Zusätzlich wird der Demonstrator konstruiert und so gestaltet, dass er im Anschluss an die Thesis aufgebaut und genutzt werden kann. Dazu wird ein Python-Programm entwickelt, welches die Kommunikation mit einem Laserscanner, einer SPS und einer Kamera über Ethernet implementiert. Der Schwerpunkt der praktischen Entwicklung liegt softwareseitig auf der Bildverarbeitung. In diesem Rahmen wird ein neuer Ansatz entwickelt, um perspektivisch bedingte Verzerrungen aus den Kamerabildern zu entfernen, um anschließend mittels Machine Vision Koordinaten für Messpunkte zu ermitteln. Als Ausgangspunkt dient die Open-Source-Bibliothek OpenCV. Die festgelegten Messpunkte werden über das Siemens S7 Protokoll an eine Siemens SPS exportiert. Abschließende Tests zeigen, dass die durch das Programm berechneten und von der SPS angefahrenen Messpunktkoordinaten bei ausreichender algorithmischer Kalibrierung der Kamera um weniger als 0,5 mm von den tatsächlichen Koordinaten abweichen können |
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| Alternatives oder übersetztes Abstract: |
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| Freie Schlagworte: | Computer Vision, Laser Scanner, Kantenverrundung, SPS, Systemintegration, Inline-Monitoring, Industrie 4.0 | ||||
| Status: | Verlagsversion | ||||
| URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-280913 | ||||
| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau | ||||
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 16 Fachbereich Maschinenbau 16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM) 16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM) > Entwicklung, Modellierung, Bewertung und Nutzung smarter Strukturkomponenten und -systeme |
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| Hinterlegungsdatum: | 05 Nov 2024 13:03 | ||||
| Letzte Änderung: | 06 Nov 2024 06:47 | ||||
| PPN: | |||||
| Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: | 17 Juli 2023 | ||||
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