Ist es möglich hochgenau Messungen für industrielle Montageprozesse mit einem kostengünstigen Stereokamerasystem durchzuführen?
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.
Kosteneffizientes 3D-Stereokamerasystem für die Großstrukturvermessung
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
