M. Eng. Dominik Hack, Dr.-Ing. Michael Geist, Prof. Dr.-Ing. habil. Jan Sender
Fraunhofer Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Rostock
Das IGF-Vorhaben Nr. 21051 BR der Forschungsvereinigung Schiffbau und Meerestechnik e.V. (FSM) wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert..
Der Bericht kann beim FSM bestellt werden. Bitte senden Sie eine E-Mail an info(at)fsm-net.org
Zusammenfassung
Mobilität ist ein wichtiger Faktor für die Anwendung von Projektionssystemen in der schiffbaulichen Fertigung. Die bisherigen Systeme, deren Positionsbestimmung mit Hilfe von Referenzmarken beruht, sind aufgrund des Aufwandes zur Positionsbestimmung und den Bedingungen im Schiffbau ungeeignet.
Um ein mobiles Projektionssystem zu entwickeln, das im Werftumfeld eingesetzt werden kann, wurden in Zusammenarbeit mit dem PA zwei relevante Anwendungsszenarien identifiziert: Die Projektion an Wänden in lang gestreckten, schmalen Innenräumen und die Projektion an Wände und Boden in großen, weitläufigen Räumen. Für diese Anwendungsfälle galt es, Referenziermesstechnik zu untersuchen, die zusammen mit einem Projektionssystem zu einem Multi-Sensor-Projektionssystem fusioniert werden konnten. Es wurde festgestellt, dass aufgrund der Unterschiedlichkeit der Anwendungsfälle verschiedene Referenziermesstechnik geeignet ist. In langen Räumen bietet sich die Fixierung einer T-Probe am Projektionssystem am, deren Position im Raum mit einem Lasertracker, nach Einmessung desselben, bestimmt werden kann. In weitläufigen Räumen hingegen können mit der Verwendung eines auf dem Projektionssystems fixierten Laserscanner gute Ergebnisse erzielt werden. Anhand der 3D-Punktwolke, die aus einem Scan resultiert, kann auf Basis der bekannten räumlichen Begebenheiten, beispielsweise durch ein CAD oder ein vorheriger Scan, die Position des Laserscannerzentrums ermittelt werden.
Um die Position des Projektionszentrums zu bestimmen, muss dessen relative Position zum Zentrum des Referenziermesssystems bekannt sein. Dazu gilt es jeweils, die mechanische Verbindung zwischen Messsystem und Projektionssystem zu kalibrieren. Die Kalibrierung erfolgte durch die Kenntnis der Transformationsparameter zwischen den Systemen.
Für den Einsatz der beiden Multi-Sensor-Projektionssystemen wurden Workflows inklusive des Datenflusses entwickelt. Zudem wurden Genauigkeitsuntersuchungen anhand von empirischen Tests durchgeführt. Diese ergaben, dass die erreichten Projektionsgenauigkeiten den Anforderungen nicht genügen. Hier gilt es weitere Untersuchungen durchzuführen. Insbesondere wird eine Steigerung der Genauigkeit durch eine Einbindung von PSD-Sensoren in die Kalibrierung erwartet.
Bisher wurden die entwickelten mobilen Multi-Sensor-Projektionssysteme nur unter Laborbedingungen getestet. Eine Anwendung unter Werftbedingungen steht noch aus. Wird eine Anwendbarkeit im Schiffbau festgestellt, so gilt es, den Einsatz mobiler Projektionssysteme in die Fertigungsprozesse zu integrieren. Dabei ist jeweils zu prüfen, ob die Charakterisierung der Einsatzgebiete den Anwendungsfälle abdeckt. Es wird erwartet, dass weitere Anwendungsszenarien zu identifizieren und für diese geeignete Referenziermesssysteme zu finden sind.
