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Airbus

Ist es möglich hochgenau Messungen für industrielle Montageprozesse mit einem kosten­günstigen Stereokamera­system durchzuführen?

Sensor Systems

  • Product:

    3D.SurfEyes Maxi

  • Job:

    3D Vermessung von Flugzeug-Seitenschalen zur spannungsfreien Montage

Genau diese Frage haben wir uns gemeinsam mit unseren Partnern Airbus, Fraunhofer IFAM, cenit und Broetje gestellt. Das Forschungsprojekt „BiSconA“ liefert die Antwort. Das Projekt BiSconA befasst sich mit dem Zusammenbau von Flugzeug-Seitenschalen zu einer Rumpfsektion. Für den spannungskonformen Montageprozess müssen die Positionen und Verformungen der Schalen für die Vernietung präzise erfasst werden. Die bisher genutzte Vermessung durch Lasertracker beinhaltet das Problem der manuellen Befestigung von Tracking Elementen. Der Prozess ist zeitaufwändig, nicht besonders anwenderfreundlich und anfällig für Messfehler. Das Ziel der Zusammenarbeit ist also die Entwicklung einer automatisierten “Built-in Stress conformal Assembly” von Seitenschalen, um einen präziseren und effizienteren Montageprozess zu erreichen. Die Flugzeug-Seitenschale soll dabei in einem möglichst spannungsfreien Zustand bleiben. Zur Umsetzung dieser Lösung werden 3D Stereokamera-Systeme zur Formerkennung während des Montageprozesses eingesetzt. Dies umfasst die Messung von Merkmalen auf den Oberflächen der Seitenschalen sowie die Messung der Form und Position der Schnittstellen. Die gesammelten Daten werden dann weiterverarbeitet, wodurch die bestmögliche Montageposition berechnet und von den Verformungs-Aktoren angefahren wird. Die Anforderungen dafür sind hohe Genauigkeiten von
< 0,5 mm in einem absoluten Koordinatensystem des Bauplatzes und eine Messdistanz von mindestens 1,4 m.

Sensor Systems

  • Product:

    3D.SurfEyes Maxi

  • Job:

    3D Vermessung von Flugzeug-Seitenschalen zur spannungsfreien Montage

  • Features:

    • Schnelle, zuverlässige Messmethode
    • Präzise 3D Messtechnik
    • Robustes System
    • Einfache Kalibrierung
    • Verformungsbestimmung

3D.aero entwickelt ein kostengünstiges Stereokamera-System für industrielle Anwendungen, das die Anforderungen des BiSconA-Anwendungsfalls erfüllt. In unserer Lösung verwenden wir einfache Smartphone-Kameras, ein einfaches Kalibrierungsverfahren und ein selbstentwickeltes Referenzierungssystem, um die Flugzeug-Seitenschale präzise vermessen zu können. Das Ergebnis ist ein selbstentwickeltes 3D Stereokamera-System zur Großstrukturvermessung. Unsere Entwicklung nutzt MiPi-Kameras mit einer Auflösung von 12MPx, eine Basis aus Carbon und CS-Mount (mit Adaptern auf C-Mount). Die Transformation in das benötigte Koordinatensystem erfolgt durch einen beweglichen Referenzrahmen, der zwischen dem Kamerasystem und dem zu vermessenden Objekt platziert wird. Dieser Rahmen dient gleichzeitig als Halterung für den (IR-)Blitz und kann für die Rekalibrierung vor Ort verwendet werden, da die Stereokamerasysteme nach der Montage nur sehr schwer zu erreichen sind. So können wir die Messgenauigkeit im Auge behalten und bei Bedarf ohne großen Aufwand eine Neukalibrierung vornehmen. Eine erste Kalibrierung wird vor der Montage im Labor mit unserer eigenen Kalibrierungssoftware durchgeführt.

Kosteneffiziente Lösung

80% Kostenersparnis gegenüber Lasertracking

Zuverlässige Messung

Robustes Messsystem in 0,1 mm Genauigkeit

Flexibilität

Einsatzbar für verschiedenste Messaufgaben

3D StereoVision als Messprinzip

3D StereoVision als Messprinzip

Das Prinzip der 3D StereoVision basiert allgemein auf dem Verfahren der Punkt-Triangulation aus zwei unterschiedlichen Kameraaufnahmen. Dabei werden zwei Kameras so zueinander ausgerichtet, dass eine Überschneidung der Aufnahmebereiche erzeugt wird. Dieser Bereich der Überschneidung wird genutzt, um 3D Messungen von Bauteilen durchzuführen. Liegt eine Bauteil-Kante in diesem Bereich, so können die Merkmale in beiden Kamera-Aufnahmen identifiziert werden. Durch den bekannten Abstand der Kameras und der identifizierten Position des Punktes im Bild, kann ein 3D Datenpunkt erzeugt werden. Dieser Prozess nennt sich Triangulation. Durch den Einsatz von Kameras zur 3D Messung lässt sich die Messung schnell und berührungslos durchführen.

Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung und Ausblick

Mit unserer Lösung für BiSconA sind wir in der Lage, vorhandene Merkmale auf der Schalenoberfläche mit einer absoluten Genauigkeit von unter 0,1 mm in Bezug auf das Bauplatz-Koordinatensystem zu messen und auch die Grenzflächenkanten in eine 3D-Punktwolke zu extrahieren. Dabei verwenden wir eine selbst entwickelte Bildverarbeitungssoftware, die an viele Anwendungsfälle angepasst werden kann. Die Messdaten werden über einen Server zur Verfügung gestellt und alle 3 Sekunden aktualisiert. Somit können die Daten einfach weiterverarbeitet werden und bleiben ständig aktuell.

Interesse geweckt? Ich bin gerne für Sie da!

“Lernen Sie unsere praxisnahe und lösungsorientierte Arbeitsweise kennen, die mit der unkomplizierten Erprobung neuer Ideen im kleinen Rahmen beginnt und zur Umsetzung einer zertifizierten Automatisierungslösung führt.“

– Michael Ernst, Vertriebsleitung

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