Fertigungsmesstechnik I - Cheatsheet

Messunsicherheit und Fehleranalyse

Definition:

Begriffe zur Beschreibung der Genauigkeit und Verlässlichkeit von Messungen in der Fertigungsmesstechnik.

Details:

• Messunsicherheit (\textit{U}): Angabe des Bereichs, in dem der wahre Wert einer Messung mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit liegt
• Fehleranalyse: Systematisches Vorgehen zur Identifikation, Quantifizierung und Minimierung von Fehlerquellen bei Messungen
• Arten von Fehlern: systematisch, zufällig
• Standardabweichung (\textit{σ}): Maß für die Streuung der Messwerte
• Relative Unsicherheit: \ \(\text{Relative Unsicherheit} = \frac{U}{\text{Messwert}} \)
• Kombinierte Standardunsicherheit (\textit{u\textsubscript{c}}): \ \(u_c = \sqrt{(u_1)^2 + (u_2)^2 + \ldots + (u_n)^2} \)
• Erweiterte Unsicherheit (\textit{U}): \ \(U = k \cdot u_c \)
• Konfidenzintervall: Bereich, innerhalb dessen ein festgelegter Prozentsatz der Messwerte liegt (z.B. 95% bei k=2)

Kontaktmesstechnik vs. berührungslose Messtechnik

Definition:

Vergleich zwischen Kontaktmesstechnik und berührungsloser Messtechnik, basierend auf Fertigungsmesstechnik I.

Details:

• Kontaktmesstechnik: Messung physischer Eigenschaften durch direkten Kontakt. Beispiel: Taster.
• Berührungslose Messtechnik: Messung ohne physische Berührung. Beispiel: Laser, Ultraschall.
• Vor-/Nachteile Kontaktmesstechnik: Präzise, aber Verschleiß und mögliche Beschädigung des Prüflings.
• Vor-/Nachteile berührungslose Messtechnik: Keine mechanische Belastung, geeignet für empfindliche Oberflächen, aber oft teurer.
• Typische Anwendungen Kontakt: Werkzeugmaschinen, Koordinatenmessgeräte.
• Typische Anwendungen berührungslos: Oberflächeninspektion, Abstandsmessung.
• Formeln der Präzisionsbeurteilung sitzen oft im Kontext der jeweiligen Methode.

Koordinatenmesstechnik (CMM)

Definition:

Koordinatenmessgeräte (CMM) messen die physische geometrische Eigenschaften eines Objekts. Verwendet in der Qualitätssicherung und Produktion zur Prüfung von Bauteilen.

Details:

• Hohe Präzision: Messungen im Mikrometerbereich.
• Messprinzipien: taktil, optisch oder berührungslos.
• 3D-Messungen: Erfassung in den Achsen X, Y, Z.
• Anwendungen: Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau.
• Kalibrierung und Wartung essentiell.
• Formeln: Bestimmen der Position eines Punkts: \(x, y, z\)

Optische Messverfahren wie Lasertriangulation

Definition:

Optische Messverfahren wie Lasertriangulation werden zur berührungslosen, präzisen Abstandsmessung verwendet.

Details:

• Prinzip: Ein Laserstrahl wird auf ein Objekt gerichtet, reflektiert und auf eine Detektorzeile zurückgeworfen.
• Triangulation: Der Abstand wird durch Messen des Winkels zwischen Laser, Objekt und Detektor bestimmt.
• Gleichung: Mittels trigonometrischer Funktionen wird der Abstand berechnet:
• \[D = \frac{d}{\tan(\theta)}\],
• wobei \(D\) der Abstand, \(d\) der Detektorabstand und \(\theta\) der Winkel ist.
• Anwendungen: Qualitätskontrolle, 3D-Scannen, Roboterführung.

Inline-Messtechnik zur Prozessüberwachung

Definition:

Messtechniken, die direkt im Fertigungsprozess angewendet werden, um Daten in Echtzeit zu erfassen und Prozessabweichungen sofort zu erkennen und korrigieren.

Details:

• Ziele: Qualitätskontrolle, Reduktion von Ausschuss, Kostensenkung
• Technologien: Sensoren, Kamerasysteme, Lasermesstechnik
• Beispiele: Oberflächenprüfung, Maßhaltigkeitsüberwachung
• Vorteile: Schnelle Reaktionszeit, Automatisierungspotential, kontinuierliche Datenverfügbarkeit
• Herausforderungen: Integration in bestehende Systeme, Datenmengenbewältigung, Sensorkalibrierung

Kalibrierung und Justierung von Messgeräten

Definition:

Kalibrierung: Ermittlung der Abweichung eines Messgeräts zu einem bekannten Standard. Justierung: Anpassung des Messgeräts, um Abweichungen zu minimieren.

Details:

• Kalibrierung: Bestimmung der Messabweichungen; Anpassung nicht zwingend.
• Justierung: Physische oder softwarebasierte Korrektur.
• Kalibrierintervall: Periodische Kalibrierung notwendig.
• Kalibrierkette: Rückführbarkeit auf nationale/internationale Standards
• Formeln:
• Standardabweichung \( \sigma = \sqrt{\frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} (x_i - \mu)^2} \)
• Abweichung \( \Delta x = x_{ist} - x_{soll} \)

Laserscanning und 3D-Messtechniken

Definition:

Verfahren zur präzisen Erfassung von Oberflächen und Geometrien.

Details:

• Laserscanning: Erhebung von 3D-Koordinaten durch Laserreflexion
• 3D-Messtechniken: Methoden zur Erfassung und Verarbeitung von 3D-Daten
• Anwendungsgebiete: Fertigung, Qualitätskontrolle, Reverse Engineering
• Genauigkeit: Hohe Präzision, bis zu Mikrometer-Bereich
• Messprinzip: Triangulation, Time-of-Flight, Phasenverschiebung

Qualitätsmanagementsysteme (QMS)

Definition:

System zur Sicherstellung und Verbesserung der Qualität in Produktionsprozessen durch systematische Verfahren, Dokumentation und kontinuierliche Verbesserung.

Details:

• Zertifizierungen: ISO 9001
• Wichtige Komponenten: Qualitätsplanung, Qualitätslenkung, Qualitätssicherung, Qualitätsverbesserung
• Werkzeuge: PDCA-Zyklus, Six Sigma, FMEA, SPC
• Ziele: Kundenzufriedenheit, Fehlerreduktion, Effizienzsteigerung
• Metriken: Fehlerquote, Kundenzufriedenheit, Durchlaufzeit