8. Messen im Schiffbau Flashcards
(30 cards)
Messaufgaben im Schiffbau
Einordnung der Endmontage in den stahlbaulichen Fertigungsablauf einer Werft
Sektionsfertigung
Groß- / Ringsektionsfertigung
Endmontage
Messaufgaben im Schiffbau
Einzelteilfertigung:
Einzelteilfertigung: - Kontrolle der Lagegenauigkeit der Schneidemaschine • Strecken (estiramiento) • Geradheit • Winkel • Messung von Diagonalen
- Kontrolle der Genauigkeit der • Einzelteile • Kantenlängen (longitudes de borde) • Position von Marken • Rechtwinkligkeit (cuadratura)
Messaufgaben im Schiffbau
Paneelfertigung (ebene und gekrümmte Paneele):
Paneelfertigung (ebene und gekrümmte Paneele): - Kontrolle der Genauigkeit der Paneele • Kantenlängen • Position der Profile • Ebenheit (flatness)
- Messung des Schrumpfs von Paneelen (contraccion)
• in Längsrichtung
• in Querrichtung
• Ebenheit
Messaufgaben im Schiffbau
Sektionsfertigung:
Sektionsfertigung:
* Kontrolle der Ebenheit des Montagerahmen
- Kontrolle der Sektionen während der Fertigung: Strecken, Winkel, Ebenheit
- Kontrolle der Genauigkeit der Verbindungsgeometrie: Strecken, Koordinaten der Knotenpunkte, Ebenheit der Verbindungsgeometrien
- Kontrolle die Wareneingang: Sichtprüfung, Weitere Prüfungen
- Kontrolle der Stützlager für die Endmontage
- Positionierung der Sektionen
• 3D-Position während der Sektionsmontage
• Zeichnen der Niveaulinien für die Höhenausrichtung (nur bei hängender Montage notwendig) - Kontrolle der gemessenen Position der Sektionen
• Position während des Schweißens
• Distanz der Niveaulinien und Stürze/Hinfallen
Messaufgaben im Schiffbau
Endmontage:
Endmontage:
- Messung fehlender/falscher Bauteilöffnungen
- Messung unbekannter Ist- Bauteil-innen-geometrien (Einbau von Technik)
- Positionierung des Stevenrohrs (tubo de popa)
- Ausrichtung des Stevenrohrs (nicht mit Laserscanner realisierbar)
Messen von Polarkoordinaten
Koordinatenprüfung mit der 3-D-Totalstation:
Koordinatenprüfung mit der 3-D-Totalstation:
• Messsystem basiert auf Polarverfahren, um dreidimensional einzelne Messpunkte nacheinander zu messen
• Messung der Horizontal-, Vertikalwinkel sowie Streckenentfernung → Polarkoordinaten
• Messgenauigkeit auf der Werft < 1mm
• Verwendung während die Fertigung im Schiffskörperbau
Messen von Polarkoordinaten
Aufbau und Funktion einer 3-D-Totalstation:
Aufbau einer 3-D-Totalstation: Polarkoordinaten: r = Schrägdistanz Scanner - Objekt λ = Horizontalwinkel φ = Vertikalwinke
Kartesische Koordinaten:
x = r cos(φ) cos(λ)
y = r cos(φ) sin(λ)
z = r sin(φ)
Funktion: messen in Polarkoordinaten während die Fertigung im Schiffskörperbau
Messen von Polarkoordinaten
Messperipherie der 3-D-Totalstation:
z.B.
Messen von Polarkoordinaten:
- Winkelmessung : Digitale Absolutgeber
- Streckenmessung: über Phasendifferenzmessung
Messperipherie der 3-D-Totalstation:
- Retrotargets in einfacher Form bzw. als Messadapter
- Umsetzmarken (kann 360° vertikal und horizontal drehen)
- Doppelzielmarke
Aufbau und Struktur der Auswertesoftware 3-DIM
Aufbau und Struktur der Auswertesoftware 3-DIM - 3-DIM- Programmstruktur:
3-dim Programmodul (Programme für Datenzugriff): Grafik Modul (0DBC) Prüftabellen Modul (MS-Access) Prüfformulare (MS-Access) Datebankmodul (MS-Access)
Datei für Datenspeicherung:
Standardvorlagen (.3WT) =>Grafik Modul
Arbeitsbereich (.3WT) =>alle 4=>Mittel
Datenbank (3DTAB_3.MDB) =>Datenbank Modul
Messen von Schweißschrumpfungen (contracción)
Thermodeformation durch Schweißen:
Thermodeformation durch Schweißen:
- Maßveränderungen
a) Querschrumpfung
b) Längsschrumpfung
c) Rotation (Spaltatmung) - Formveränderungen
d) Winkelschrumpfung
e) Abweichung der Geradlinigkeit
f) Abweichung von der Ebenheit - Die Platten sind vorgespannt, um diesen Verformungen entgegenzuwirken.
Messen von Schweißschrumpfungen:
Messen von Schweißschrumpfungen:
→ Messen von Prüfpunkten am Sektionsschnitt der folgenden Sektionen
→ Vergleich der Abweichungen an den Prüfpunkten nach dem Ausrichtung der Sektionen
Digitalen Offline - Photogrammetrie
Verfahrensprinzip Photogrammetrie: Bildmessung und Bildorientierung (Rückwärtsschnitt)
Photogrammetrie:
- Das Objekt wird an den geometrierelevanten Punkten mit Messmarken markieren.
- Mit Hilfe der Digitalkamera wird das Objekt dann aus unterschiedlichen Richtungen erfassen.
- Anschließend werden die digitalen Messbilder verarbeitet und die 3D-Koordinaten der Geometriepunkte berechnet. Diese Berechnung basiert auf dem Prinzip der räumlichen Triangulation von Bildern (Photogrammetrie).
Verfahrensprinzip Photogrammetrie: Bildmessung und Bildorientierung (Rückwärtsschnitt)
“Bildorientierung”
- Bestimmung der Position und die Ausrichtung der Kamera zum Zeitpunkt der Aufnahme (Erfassung).
- Postion und Ausrichtung in Kartesischen Koordinaten X,Y,Z anhand:
- bekannter Orientierungspunkte (scale bar),
- ihrer Bildkoordinaten
- ungefähre Kenntnis der Kameraparameter
Digitalen Offline - Photogrammetrie
Objektpunktbestimmung durch Vorwärtsschnitt (Mehrbildtriangulation) - Voraussetzungen:
Die Mehrbildtriangulation ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Bildorientierung und Objektpunktbestimmung.
Basiert aus des Abbildungsmodells ermöglicht die Kombination aus einem räumlichen Vorwärts- und Rückwärtsschnitt zum
- nicht nur die Orientierung von viele im Raum angeordneter Bilder,
- sondern auch die ganze 3D Rekonstruktion des aufgenommenen Objekts.
Voraussetzungen- Objektpunktbestimmung durch Vorwärtsschnitt (Mehrbildtriangulation):
- Bildpunkte in Bildkoordinaten vorhanden (mindestens 2 Bilder)
- Bildorientierung in Objektkoordinaten (mindestens 4 Orientierungspunkte)
- (ungefähr) Kameraparameter
Digitalen Offline - Photogrammetrie
Messablauf von Digitale Offline-Photogrammetrie:
Messablauf von Digitale Offline-Photogrammetrie:
- Vorbereitung der Messaufgaben
- Vermarken des Messobjektes
- Bildaufnahme (Erfassung) mit elektronischer Kamera
- Bilder Einlesen
- Bildmessung und –orientierung. Messpunktbenennung
- Vorwärtsschnitt (seccion siguiente)
- Bündelanpassen. Kamera neukalibrierung
- Fehlereliminierung
- Skalierung
- Datensicherung
3-D-Laserscanners im Schiffbau
Vorteile der 3-D-Laserscanner gegenüber punktuell messenden Systemen:
=komplete Punktwolke
Vorteile der 3-D-Laserscanner gegenüber punktuell messenden Systemen:
• Messen auf natürliche Oberflächen (keine Messpunktausführung notwendig)
• Messen der gesamten Oberflächenstruktur (nicht nur einiger weniger Punkte)
• Die Messprozesse sind fernbedienbar (controlados) bzw. automatisierbar
• durch die Digitalisierung können komplette CAD-Modelle der Ist-Struktur gebaut werden
• Kann mit automatischen Schweißverfahren kombiniert werden (Schweißroboter)
3-D-Laserscanners im Schiffbau
Anforderungen zum Einsatz von 3D-Laserscannern:
Anforderungen zum Einsatz von 3D-Laserscannern:
• Die Geräte müssen mobil sein (leicht, kleine Abmessungen)
• Die Geräte müssen sowohl für den Innen als auch den Außenbereich in den Werften geeignet sein (Temperaturbeständigkeit, IP-Schutzklasse, u.ä.)
• Die Geräte müssen eine augensichere Laserschutzklasse besitzen/haben oder umschalten
• Garantie der optischen Zugänglichkeit für die zu scannenden Oberflächen
• Für den Soll-/Ist-Vergleich müssen die Soll-Daten in Form von 3-D-Flächendaten verfügbar sein.
3-D-Laserscanners im Schiffbau
Funktionsprinzip – 3-D-Laserscanner:
Funktionsprinzip – 3-D-Laserscanner:
- Entfernungsmessung
- Zusätzliche simultanes Messung von Vertikal- und Horizontalwinkel
Entfernungsmessung r
Vertikal- winkel φ
Horizontal- winkel λ
x = r cos(φ) cos(λ); y = r cos(φ) sin(λ); z = r sin(φ)
3-D-Laserscanners im Schiffbau
3-D-Laserscanner - Messverfahren - Entfernungsmessung
3-D-Laserscanner - Messverfahren - Entfernungsmessung:
- Triangulation
- Laufzeitverfahren (routine process)
- Phasenvergleich
3-D-Laserscanners im Schiffbau
3-D-Laserscanner - Entfernungsmessung – Triangulation
Vor- und Nachteile der Lasertriangulation:
grafico:
- ein Laser wird an der Oberfläche des Messobjektes reflektiert und
- über eine Umlenkspiegel auf eine Kamera projiziert.
3-D-Laserscanner - Entfernungsmessung – Triangulation
Vor- und Nachteile der Lasertriangulation:
+ Sehr hohe Genauigkeit
+ Sehr gutes Rauschverhalten (noise performance)
- Messbereich ist eingeschränkt durch Basislänge (ca. 25 m)
grafico: Camera Scanner Mirror Laser beam Scanned Objekt Triangulation plane
b = distance from CCD camera to mobile mirror S = Emission angle C = reception angle A = cylindrical rotation angle
3-D-Laserscanners im Schiffbau
3-D-Laserscanner - Entfernungsmessung - Laufzeitverfahren:
Vor- und Nachteile des Laufzeitverfahrens:
grafico:
- Die Laufzeitmessungen werden Zeitdifferenzen bestimmt.
- Die Sender schickt eine Signal (Laser) an das Messobjekt.
- Das Signal kehrt zum Empfänger zurück
- Gibt es eine Differenz in Zeit.
Vor- und Nachteile des Laufzeitverfahrens:
+ Sehr hohe Aktionsradius
+ Hohe Genauigkeit bei großen Entfernungen
+ Hohe Messgeschwindigkeit
- Geringe Genauigkeit im Nahbereich
grafico:
Sender
Empfänger
Messobjekt
3-D-Laserscanners im Schiffbau
3-D-Laserscanner - Entfernungsmessung - Phasenvergleich:
Vor- und Nachteile der Messung mittels Phasenvergleich:
- Vergleich der Phase einer Modulation, wenn dass Licht emitieren wird
- und wenn das Licht vom Messobjekt zurückkehren.
Vor- und Nachteile der Messung mittels Phasenvergleich:
+ Hohe Genauigkeit im Messbereich
+ Gutes Rauschverhalten
- Messbereich durch Wellenlänge beschränkt
grafico:
Messobjekt
Meßsignal
Referenzsignal
3-D-Laserscanners im Schiffbau
3-D-Laserscanner – Messperipherie:
3-D-Laserscanner – Messperipherie:
- Kugel: zum Verbindung von einzelnen Scans
- Kugel mit Glasprisma: zum Verbindung von einzelnen Scans und Einmessen mittels 3-D-Totalstation
- Messmarke: zum Verbindung von einzelnen Scans über Messmarken-erkennung
3-D-Laserscanners im Schiffbau
Soll/Ist-Vergleich eines 3D-gescannten Paneels:
Soll/Ist-Vergleich eines 3D-gescannten Paneels:
(mit PUNKTWOLKE)
1. Ausrichtung von Sollmodell und Ist-zustand zueinander
2. Darstellung von Höhenabweichungen der Paneelplatten
3. Darstellung von Positionsabweichungen der Profile
Messtechnische Erfassung und Beurteilung der Oberflächenqualität von Megayachten
Einsatz:
Einsatz von Messtechnik zur Erhöhung der Qualität der Oberflächenbeschichtung bei Megayachten:
• Messtechnische Aufnahme der Yacht-Oberflächen
• Automatische Datenaufbereitung
• Modellierung eines optimierten Sollmodells auf Basis des Ist Zustandes
• Auswertung der Soll-Ist-Vergleiche und Bestimmung der notwendige Spachtel-höhen
• Übertragung der Simulationsergebnisse zurück auf die Oberflächen
=> oder:
- Messobjekt
- Gesamtpunktwolke
- Polygon modell
- Opt - Soll Modell
- Simuliertes Spachtel-aufmaß (contribucion de los rellenos)
- Ausgabe der Punktwellen Spachtelhöhen
