Arbeit
Hier werden die wichtigsten Schritte für die Entwicklung der teil-automatisierten Messstrategie festgehalten, die Grundlagen geschaffen, die
praktischen Anwendungen, sowie die Ergebnisse dargestellt.
Qualitätskontrolle im Maschinenbau
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Für Maschinenbauer und Konstrukteure ist das Qualitätsmanagement eine wichtige Angelegenheit der Sicherheit. Schließlich geht es darum, eine Maschine in Umlauf zu bringen, die für die Umwelt und den Benutzer sicher ist.
Schienenfahrzeuge
Definition: Bahnfahrzeuge auf Schienen. Unterscheidung in Triebfahrzeuge und Wagen
•Nach DIN 25003 in: Eisenbahn-; Straßenbahn und sonst. Schienenfahrzeuge unterteilt
•Weiter unterteilt in den Personen und Schienengüterverkehr
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Normen
Eisenbahn-Bau und Betriebsordnung (EBO) seit 1905
Grundlagennormen für Schienenfahrzeuge werden in der DIN 27200 – 27204
EN 50215 Prüfung von Bahnfahrzeugen nach Fertigstellung und vor Indienststellung
In der EBO ist in § 32 die Abnahme und Untersuchung der Fahrzeuge festgehalten. Laut Vorschrift können neue Schienenfahrzeuge erst in Betrieb genommen werden, nachdem den folgenden Normen der abschließenden Qualitätskontrolle: DIN 25043 : 2012
Prüfprozess
•Vorbereitung des Wagenkastens
•Vermessung der Messpunkte
•Nachbereitung
Konzeptansatz
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Die technologische Entwicklung im Projekt sieht die konzeptionelle Neugestaltung des Messprozesses vor. Der streng lineare Messprozess von mehreren Standpunkten mit zugehörigen Messpunkten wird durch ein paralleles Messkonzept ersetzt. Mindestens ein Lasertracker wird weiterhin manuell bedient und dient der taktilen Messung von besonders schwer zugänglichen Messstellen. Parallel zur Lasertracker-Messung werden gut sichtbare Messpunkte an der Fahrzeugkarosserie von mindestens zwei industriellen Laserscannern ohne Reflektoren autonom erfasst.
mögliche Instrumente
Hexagon Leica ATS600
Zoller+Fröhlich Imager 5016
Limess Surphaser 100HSX
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Vergleichsmessung
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Für die Untersuchung verschiedener Einfallswinkel wurde eine Testhalterung entwickelt, um die verschiedenen Testplatten in definierten Winkeln zu positionieren. Der Neigungswinkel kann über das Gerät vertikal von 0° bis 60° eingestellt und arretiert werden. Die Vorrichtung ermöglicht eine Drehung um die Stehachse. Damit lassen sich insbesondere schleifende Schnitte simulieren. Die Winkelschritte können vertikal und horizontal beliebig über den sichtbaren Bereich verteilt werden.
Vergleichsmessung Limess Surphaser Bsp.
Hier kann zum Beispiel die Messung vor Ort mit dem Limess Surphaser HSX als Industrielaserscanner, auf 4m Entfernung gesehen werden. Daneben steht der Hexagon AT960 als Referenzmessgerät. Die Messung fand direkt vor Ort in der Halle für die Qualitätskontrolle statt. Für jeden Hersteller wurde ein eigener Messtag eingeplant.
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Ergebnis der Vergleichsmessung
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Fazit der Vergleichsmessung
Auf der Grundlage der numerischen und visuellen Ergebnisse wurde beschlossen, den Industrie-Laserscanner von Hexagon in Zukunft für die weitere Umsetzung der Messstrategie einzusetzen.
Vergleichsmessung am Wagenkasten
Zu diesem Zweck wurde die Seitenwand eines Wagenkastens mit einem AT960 und einem SMR kinematisch vermessen. Anschließend wurde die komplette Seitenwand mit dem ATS600 gescannt. Im Folgenden wurden beide Geräte in ein Koordinatensystem übertragen und die Punktwolke mit den taktilen Messungen überlagert. Die wichtige Erkenntnis war, dass bei der Messung der Seitenwände festgestellt wurde, dass Laserscanning-Messungen in einem Winkel bis etwa 66° durchgeführt werden können.
Modellierung
Anhand des Grundrisses und Laserscandaten konnte ein dreidimensionales Modell der Messhalle erstellt werden. Mit Hilfe der digitalen Kopie können die Bedingungen besser modelliert und simuliert werden. Ein vereinfachtes Modell eines doppelstöckigen Schienenfahrzeuges wurde erstellt, um die verschiedenen Abstände und Winkel der Ebenen im Verhältnis zu den verschiedenen Laserscanner Positionen zu bestimmen.
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zeitlicher Vergleich
Der zeitliche Vergleich der bisherigen Messmethode der Qualitätskontrolle mit dem neu entwickelten Konzept ist eine wesentliche Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung des Forschungsprojekts.
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Der geforderte Zeitfaktor wird von der erstellten Messtrategie erfüllt. Wir konnten den Prozess von 2Std und 30min auf 30min reduzieren, was 80% Zeiteinsparung entspricht.
Fazit und Ausblick
Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde ein Vergleich von modernen industriellen Laserscannern durchgeführt, die für den Einsatz in der Qualitätskontrolle geeignet sind.
Auf der Grundlage der Ergebnisse wurde beschlossen, den industriellen Laserscanner ATS600 von Hexagon für die Umsetzung der Messstrategie einzusetzen.
Durch die Entwicklung einer Messstrategie, mit Hilfe der Modellierung, konnten optimale Bedingungen geschaffen werden, um die Vermessung so effizient wie möglich durchzuführen.
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Dies ist der erste teilautomatisierte Standort für die Qualitätskontrolle von Schienenfahrzeugen.
Diese Strategie ist variabel auf andere Prüfstandorte von Schienenfahrzeugherstellern übertragbar.