Die Messung von Kräften und Momenten ist in der mechanischen Messtechnik weit verbreitet. Allerdings wird hierbei typischerweise lediglich der Betrag eines Kraft- oder Momentvektors in einer vorgegebenen Richtung ermittelt. Da Kräfte und Momente jedoch vektorielle Größen sind, stellt eine solche Messung eine starke Reduzierung der zu messenden Größe dar.
Mehrkomponentensensoren, die Kräfte oder Momente räumlich erfassen können, sind in verschiedenen Bereichen verbreitet, jedoch stehen bei der Kalibrierung dieser Sensoren viele Fragen, speziell bei der Umsetzung der Kalibrierung, offen.
In dieser Arbeit soll für die statische Kalibrierung von Mehrkomponentensensoren ein aktuell vorhandenes Verfahren optimiert sowie ein für die dynamische Kalibrierung vorhandenes Verfahren weiterentwickelt werden. Dazu werden erstmals klassische mechanische Kalibrierabläufe um optische Messsysteme nach dem Prinzip der Nahbereichsphotogrammetrie erweitert. Mit diesem zusätzlichen Messprinzip sollen weitere Informationen über den Messablauf gesammelt werden, welche die Ergebnisse der Kalibrierung verbessern. Die Verbesserung zielt im statischen Fall auf die Reduzierung der Messunsicherheit in der Kalibriereinrichtung sowie die Bestimmung der Verformung des Sensors ab. Im dynamischen Fall soll die Bestimmung der Referenzvektoren mit sechs Freiheitsgraden durch das photogrammetrische System erstmals ermöglicht werden.
Aktualisiert: 2020-06-30
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Das Fügen von Komponenten auf Bohranlagen mit dem MBL-Schweißverfahren erfordert im ersten Prozessschritt das präzise Ausrichten einer ersten Komponente relativ zu einer zweiten, ortsfesten, damit diese Komponenten mit einem rotierenden Lichtbogen bis zur Schmelze erwärmt werden können. Im zweiten Prozessschritt müssen die Komponenten verpresst werden. Zu diesem Zweck sind die räumliche Bewegung der ausgerichteten Komponente und das Aufbringen einer axialen Prozesskraft von mehr als 1.000 kN erforderlich. Zur Umsetzung dieser Prozessschritte wird in dieser Arbeit ein Positioniersystem und Methoden zu dessen Auslegung erforscht und realisiert. Zum Zwecke der Determinierung der Lage der Komponenten enthält das Positioniersystem einen rotierenden Laserscanner. Für die Berechnung der notwendigen Korrekturen der Position und Orientierung der beweglichen Komponente aus den Messdaten wird ein Berechnungsverfahren entwickelt. Um die Korrekturen umzusetzen, werden als Kernkomponente des Positioniersystems ein servo-hydraulisch angetriebener, parallelkinematischer Manipulator und eine geeignete Regelung realisiert. Zur Steigerung der Genauigkeit des Systems wird eine redundante Messkinematik verwendet. Einen Schwerpunkt der Arbeit beinhaltet die experimentelle Untersuchung des Einsatzverhaltens der Maschine.
Aktualisiert: 2019-11-07
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