Beiträge zur Optimierung der Offsetkorrektion bei der taktilen Erfassung von Freiformflächen

Für die taktile Antastung von Objektgeometrien werden unterschiedliche Messsysteme wie Lasertracker, Gelenkmessarme, kartesische Koordinatenmessgeräte, Tachymeter, sowie Photogrammetrie- und Lichtfächersysteme verwendet. Aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften, insbesondere in Bezug auf die Tastkörper, wirken verschiedene Störeinflüsse auf die Lage des Messpunktes. Da zur Bestimmung der Objektoberfläche für jeden gemessenen Wert eine Offsetkorrektion längs einer repräsentativen Normalrichtung durchzuführen ist, kommt ebenfalls der Bestimmung der Normalenrichtung eine besondere Bedeutung zu. ... mehrIn dieser Arbeit wird insbesondere auch die Interaktion zwischen dem taktilen Messsystem und der Objektoberfläche in Bezug auf die Beeinträchtigung der Messgenauigkeit untersucht, wobei Kugelreflektoren, Taster sowie Prismen und Adapter betrachtet werden. Es werden Modelle für die wesentlichen Einflüsse auf den Messpunkt unter besonderer Berücksichtigung der Materialkenngrößen erarbeitet, um daraus die Unsicherheitsbeiträge abzuleiten. Da die Normalenrichtung von der Oberflächenbeschaffenheit abhängt, wird für Oberflächengeometrien, die näherungsweise bekannt sind, unter anderem der Einfluss von Gestaltabweichungen betrachtet; für a-priori unbekannte Oberflächen werden Verfahren zur Approximation der Oberflächengeometrie analysiert, wobei zwischen den Verfahren für Einzelpunkte und denen für Punktverbände unterschieden wird. Für Punktverbände wird ein neues Verfahren bei der Vermaschung konzipiert und insbesondere wird ein alternativer Ansatz für die Modellierung von Freiformgeometrien entwickelt, der den Vorteil gegenüber der herkömmlichen Herangehensweise besitzt, dass Messpunkte direkt als Kontrollpunkte Verwendung finden.

In the process of tactile measuring of object geometries several measuring systems like laser trackers, articulated measuring arms, Cartesian coordinate measuring machines, tachymeters, as well as photogrammetric and fan-shaped light systems are used. Due to their specific characteristics, especially with regard to their tactile measuring equipment, various influences affect the position of a measurement point. As for the determination of the true surface of the object, for each measured point an offset compensation has to be applied, a special emphasis has been placed on the determination of the representative normal direction. ... mehrIn this thesis, the interaction between the tactile measuring system and the surface of the object with respect to the negative impact of the contributions to the uncertainty has been investigated. In this context, ball-shaped reflectors, probes, as well as prisms, and adapters have been taken into account. Furthermore, models of the significant influencing factors have been developed with special consideration of the material parameters in order to quantify their contributions to the uncertainty. Since the surface normal depends on the conditions of the true surface of the object, for object geometries, which are approximately known, the influence of form deviations has been investigated. Moreover, for a priori unknown surfaces, the processes for offset compensation for the generation of surface geometry have been analyzed, differentiating between techniques for single-point and point clusters. In these processes, a new approach for generating offset geometries for meshing has been conceptualized, and in particular, a new alternative approach for modeling freeform geometries has been developed. This new method uses the measured points as control points, directly, and shows significant advantages in the computation.