Anzeige
Anzeige

Falsche Niete(n) ausgeschlossen

3D-Sensor für die Nietinspektion bei Flugzeugen

In modernen Passagierflugzeugen, wie der Boeing 787 oder dem Airbus A380, werden mehrere 100.000 Niete oder sogenannte Fastener verbaut, wovon sich einige zehntausend auf der Flugzeugaußenhaut befinden. Diese unterliegen besonderen Anforderungen, nicht nur in Bezug auf Festigkeit, sondern auch hinsichtlich aerodynamischer Faktoren. Aufgrund der hohen Qualitäts- und Sicherheitsansprüche müssen alle Niete nach Einbau auf ihren perfekten Sitz geprüft werden.
Traditionell wird dies mittels taktiler Messmittel, wie Lehren oder Messuhren vorgenommen, was einen enormen Zeitaufwand bedeutet. Die Entscheidung ob ein Niet nachgearbeitet werden muss, ist selbst für einen Experten eine schwierige Entscheidung. Der Sitz kann oft nur punktuell bestimmt werden und Fragen wie Winkeligkeit sind nur subjektiv zu beantworten. Die optische Messtechnik und insbesondere die Weißlicht-Streifen-Projektion (Bild 2) biete hier ein geeignetes Verfahren, die genaue Einbausituation zu erfassen. Bei diesem Verfahren werden Lichtstreifen mit zunehmender Dichte auf das zu vermessende Objekt projiziert, wobei sich die Streifen gemäß der 3D-Struktur des Objekts verformen. Eine digitale Kamera erfasst die Szene unter einem Winkel und berechnet mittels Triangulation eine 3D-Darstellung der gemessenen Oberfläche. Die topologische Karte wird anschließend zur weiteren Berechnung herangezogen. In der vorliegenden Aufgabe müssen die Niete auf ihren korrekten Sitz überprüft werden. Mögliche Fehlerarten sind zu tief bzw. hoch sitzende Niete oder schräg eingesetzte Niete. Diese Fehler können zum einen die Struktur des Materials beeinträchtigen oder auf eine Schwächung der Verbindung hindeuten. Zum anderen kann ein herausstehender Niet einen negativen Einfluss auf die aerodynamischen Eigenschaften haben, wie z.B. einen höheren Treibstoffverbrauch. Um die relevanten Merkmale zu bestimmen, werden die gescannten Daten zunächst durchsucht, um die Niete zu lokalisieren. 3D-Daten auf der Oberfläche des Nietkopfs sowie die umliegende Topologie des Nietes wird herangezogen, um die Tiefe bzw. die Verkippung der Niete zu bestimmen. Durch die komplette Erfassung der Geometrie (d.h. ca. 300.000 3D-Koordinaten/Aufnahme) können zusätzliche 3D-Merkmale berechnet werden. Es ergibt sich dadurch ein vollständigeres Bild der Einbauszene, welches als objektive Grundlage für eine Gut/Schlecht-Entscheidung dient.

25µm Genauigkeit/Messpunkt

Beim fastCheck-System wird die Auflösung in z-Richtung bestimmt durch die Dichte der aufprojizierten Streifen und des Triangulationswinkels zwischen Kamera und Projektor. Der Winkel ist so optimiert, dass eine hohe Genauigkeit und eine handliche Bauform erreicht werden. Durch Kalibrierung des Systems an einer eingemessenen Kalibrierplatte kann eine Auflösung von 5µm erreicht werden. Berücksichtigt man alle Toleranzen im Gesamtsystem, wie Kamerarauschen und Digitalisierungseffekte, kann eine Genauigkeit pro Messpunkt von 25µm nachgewiesen werden. Diese wird von den Kunden im Flugzeugbau in aufwendigen Gage-R&R-Studien (Repeatability und Reporicibility) geprüft und zertifiziert. Die flächenhafte Messung, bei der viele Messpunkte erfasst werden, erhöht die Stabilität der Messergebnisse. Außreiser in der Messung können erkannt und eliminiert werden. Die optimierte Bildaufnahme und extrem schnelle Auswertung ermöglicht es, die Messresultate direkt anzuzeigen. Die Ergebnisse werden innerhalb einer Sekunde auf die gemessene Oberfläche zurück projiziert und ermöglichen somit einen einfachen und schnellen Arbeitsablauf. Rückmeldungen über die Datenqualität und mögliche Fehlbedienungen erhöhen die Messsicherheit.

Fazit

Die Weißlicht-Streifen-Projektion wird bereits in vielen industriellen Anwendungen eingesetzt. Mit neuester Technologie kann nun ein komplettes System (inkl. Computer und Batterie) so portabel gestaltet werden, um in den Montagehallen direkt am Flugzeugrumpf oder Flügel zu messen.

Anzeige

Empfehlungen der Redaktion

Das könnte Sie auch interessieren

Wie könnte der EMVA1288 Standard auf neue Modalitäten erweitert werden, z.B. multimodale Bildsensoren oder Bildsensoren nicht-linearer Kennlinie?

Anzeige

www.emva.org

Anzeige

Wer Andere oder das Internet befragt hat, ob benötigte Kabellängen in der gewünschten Schnittstelle realisierbar sind, wird überrascht sein, wie viele unterschiedliche Antworten man für die gleiche Frage bekommen kann. Woran liegt das und was ist aktuell wirklich darstellbar?‣ weiterlesen

www.alysium.com

Anzeige

Antonio Belletti (Bild rechts) ist neuer Geschäftsführer von Leuze Electronic Italien. Nach insgesamt 18 Jahren übergibt damit Alessandro Rigerio (links) das Szepter, um selbst in den verdienten Ruhestand zu gehen. Belletti ist bereits seit 1. September an Bord und bringt über 15 Jahre Erfahrung als Sales Manager und Global Account Executiv auf dem italienischen Markt mit in seine neue Position.

leuze.com

Anzeige

GOM veranstaltet 2019 mehrere Veranstaltungen unter dem Titel ‚Wissensforum Kunststoff‘. Die internationale Veranstaltungsreihe soll voraussichtlich an mehr als 40 Orten stattfinden. Den Start macht am 29. Januar der Firmenhauptsitz des Unternehmens in Braunschweig. Ziel ist es, Spezialisten aus der Kunststoffbranche und der optischen Messtechnik zusammenzubringen, um Wissen und Erfahrungen austauschen zu können.

www.gom.com

Anzeige

Die Deutsche Arbeitsgemeinschaft für Mustererkennung blick auf eine erfolgreiche ‚German Conference on Pattern Recognition‘ zurück. Die bereits 40. Auflage der Konferenz fand vom 09. bis 12. Oktober an der Universität Stuttgart statt. Mehr als 200 Teilnehmer tauschten sich über die wichtigsten Neuerungen aus der Bildverarbeitung und Mustererkennung aus. Dabei standen insbesondere die Trendthemen Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen im Fokus.

gcprvmv2018.vis.uni-stuttgart.de

Anzeige

Framos hat sein globales Partner-Netzwerk um Rhonda Software erweitert, um sein modular aufgebautes Embedded-Vision-Angebot zu vervollständigen.

rhondasoftware.com

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige