Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

IWT LFM IfS 1 Klausurtagung SFB 747 am 24. + 25.09.2008 in Barnstorf N. Wang (BIAS) K. Lübke (BIMAQ) A. Kirchheim (BIBA) B5 Sichere Prozesse Teilprojektleiterwiss.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "IWT LFM IfS 1 Klausurtagung SFB 747 am 24. + 25.09.2008 in Barnstorf N. Wang (BIAS) K. Lübke (BIMAQ) A. Kirchheim (BIBA) B5 Sichere Prozesse Teilprojektleiterwiss."—  Präsentation transkript:

1 IWT LFM IfS 1 Klausurtagung SFB 747 am in Barnstorf N. Wang (BIAS) K. Lübke (BIMAQ) A. Kirchheim (BIBA) B5 Sichere Prozesse Teilprojektleiterwiss. Mitarbeiter C. v. Kopylow (BIAS) G. Goch (BIMAQ) B. Scholz-Reiter (BIBA)

2 IWT LFM IfS 2 Ziel Qualitätsprüfung des Mikroumformprozesses Entwicklung einer optischen Messtechnik zur schnellen Formerfassung des Mikrobauteils (Wang) Wechselwirkung zwischen Messunsicherheit und Prozessfähigkeit (Lübke) Qualitätsprüfung und Qualitätslenkung in Mikrofertigungs- prozessen (Kirchheim) B5 Sichere Prozesse

3 IWT LFM IfS Arbeitspakete AP 1: Projekt-AK Sichere Prozesse (Alle) AP 2: Holografische Mikroskopie (Wang) B5 Sichere Prozesse AP 3: Implementation digitaler Holografie (Wang) AP 4: Gewinnung Formdaten (Wang) AP 5: Kalibrierung und Validierung (Wang) Soll

4 IWT LFM IfS 4 Ziel Grundlegende Voruntersuchungen für den Einsatz der digitalen Holografie Verfahrenssimulation: Geometrie erreichbare Auflösung Oberflächencharakteristika: Streuverhalten Strahlquellen: Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Rauheit B5 Sichere Prozesse Arbeitspaket 02

5 IWT LFM IfS 5 Arbeitspaket 02 Das zu messende Mikrobauteil B5 Sichere Prozesse Messungsverfahren: Triangulationssensoren -spiegelnder Sensor -diffuser Sensor -mit Halterung Interferometer Mikroskop

6 IWT LFM IfS 6 Arbeitspaket 02 Messung mit spiegelndem Sensor B5 Sichere Prozesse Ungefähr 6 Stunden Messdauer mit 1250 x 1250 und 1 µm Strukturen erkennbar Das Oberteil kann gemessen werden

7 IWT LFM IfS 7 Arbeitspaket 02 Messung mit diffusem Sensor B5 Sichere Prozesse Ungefähr 2 Stunden Messdauer mit 512 x 512 und 5 µm Form wird oben und unten erfasst Der überwiegende Teil der Kante kann nicht gemessen werden

8 IWT LFM IfS 8 Arbeitspaket 02 Einsatz einer Halterung B5 Sichere Prozesse drehbar gelagert; Einstellbare Position jeweils in Winkelschritten von 30° Spitze zur Aufnahme des Napfbauteils

9 IWT LFM IfS 9 Arbeitspaket 02 Mit diffusem Sensor und Halterung B5 Sichere Prozesse

10 IWT LFM IfS 10 Arbeitspaket 02 Mit diffusem Sensor und Halterung B5 Sichere Prozesse Ungefähr 2 St. Messdauer für jede Messung Die Kante des Napfes kann gemessen werden zu aufwendig Strukturen schwer erkennbar

11 IWT LFM IfS 11 Arbeitspaket 02 Messung mit digitaler Interferometrie B5 Sichere Prozesse Zweiwellenlängenmethode (570 nm und 575 nm) Messdauer ca. 10 s Messung der Oberfläche, Strukturen erkennbar Kanten nicht messbar wegen hoher Krümmung

12 IWT LFM IfS 12 Arbeitspaket 02 Messung mit Mikroskop (Fa. Keyence) B5 Sichere Prozesse

13 IWT LFM IfS 13 Arbeitspaket 02 Versuchsgeometrie in Simulation B5 Sichere Prozesse Parameter: Strahlengänge N.A. Winkel zwischen Objekt- und Referenzstrahl Specklegröße Abtasttheorem Auflösung

14 IWT LFM IfS 14 Arbeitspaket 02 Numerische Apertur (N.A.) B5 Sichere Prozesse

15 IWT LFM IfS 15 Arbeitspaket 02 Winkel θ zwischen Objekt- und Referenzstrahl B5 Sichere Prozesse

16 IWT LFM IfS 16 Arbeitspaket 02 Specklegröße S B5 Sichere Prozesse Verhältnis W zwischen Specklegröße S und Pixelgröße Δ K

17 IWT LFM IfS 17 Arbeitspaket 02 erreichbare Auflösung B5 Sichere Prozesse

18 IWT LFM IfS 18 Arbeitspaket 02 B5 Sichere Prozesse Erkenntnisgewinn Untersuchung der Oberflächencharakteristika durch Triangulationssensoren, Interferometrie und Mikroskop. Wechselwirkung zwischen Parameter der Versuchsgeometrie und Auflösung. Festlegung der möglichen Geometrien nach Simulationsergebnis der Auflösung. Ausblick Streuverhalten der Mikrobauteile zu untersuchen Diese mögliche Geometrien am Laborsaufbau zu testen

19 IWT LFM IfS 19 B5 Sichere Prozesse Arbeitspaket 03 Ziel Laboraufbau zur Messung der Geometrie der Mikrobauteile zu realisieren Erstellung des auf die MUM übertragbaren Laboraufbaus: Testen unterschiedlicher Geometrien (aus AP2) Ermittelung der erreichbaren Auflösung und Kalibrierung Analyse der Messunsicherheit für unterschiedlichen Bauteile und Aufbaugeometrien

20 IWT LFM IfS 20 Arbeitspaket 03 Laboraufbau B5 Sichere Prozesse Geometrie mit bestimmten Parameter aus AP2 Auflösung

21 IWT LFM IfS 21 Ziele Entwicklung einer optischen Messtechnik zur schnellen Formerfassung des Mikrobauteils (Wang) Bereitstellung simulierter Bauteildaten (AP 6) Untersuchung der Unsicherheiten (AP 7) Messunsicherheit (zufällig/systematisch) Auswertungsalgorithmen (Approximation) Wechselwirkung zwischen Messunsicherheit und Prozessfähigkeit (AP 8) Zusätzliche Überprüfung der Hologramme mit KNN (Kirchheim) Qualitätslenkung (Kirchheim) B5 Sichere Prozesse

22 IWT LFM IfS Arbeitspakete AP 6: Erstellen von Bauteildaten mittels Simulation (Lübke) AP 7: Untersuchung der Unsicherheit bei der Berechnung von geometrischen Kenngrößen (Lübke) B5 Sichere Prozesse AP 8: Untersuchung der Wechsel- wirkung zwischen Messunsicherheit und Prozessfähigkeit (Lübke) Soll

23 IWT LFM IfS 23 Arbeitspaket 06 Simulation von Testprofilen mit bekannten Eigenschaften zur Überprüfung der Approximationsalgorithmen Simulation von Testprofilen B5 Sichere Prozesse Kreis Zylinder Extra- punkt

24 IWT LFM IfS 24 Arbeitspaket 06 Simulation komplettes Mikroumformbauteil mit definierten zufälligen Unsicherheiten, zukünftig auch Welligkeiten. B5 Sichere Prozesse 45° Prinzip der Messung mit digitaler Holografie z in w.E. x in w.E. y in w.E.

25 IWT LFM IfS 25 Arbeitspaket 06 B5 Sichere Prozesse Abschätzung der Messunsicherheit der digitalen Holografie (Wang) In welcher Richtung wirkt sich die Messunsicherheit aus? (Wang) Anpassung der simulierten Profile an die reale Messtechnik Wie kann man die einzelnen Geometrie-Elemente einer Punktwolke separieren? (nicht im Antrag) Zylinder, Torus, Ebene

26 IWT LFM IfS 26 Arbeitspaket 07 1.Anzahl (Mess-) Punkte > Freiheitsgrade der Approximation überbestimmtes Gleichungssystem 2.Lösen durch Minimieren der Abstände vom Element 3.Approximation nach Zielfunktion B5 Sichere Prozesse R (X, Y) didi Beispiel: Kreis in 2D Position im Raum: Mittelpunkt (X, Y) Element Parameter: Radius R d i : Abstand des (Mess-) Punktes mit Index i

27 IWT LFM IfS 27 Zielfunktionen in der Geometrie-Messtechnik: Gauß Tschebyscheff B5 Sichere Prozesse weitverbreitet in der Geometrie-Messtechnik beispielsweise Formabwei- chungen, MI/MC Elemente (Maß und Bezugselemente) Arbeitspaket 07

28 IWT LFM IfS 28 Arbeitspaket 07 Approximation von Gauß-, Tschebyscheff- A Hüll- (Minimum Circumscribed) B Pferchelementen (Maximum Inscribed) C B5 Sichere Prozesse t (X, Y) R R R t: Rundheitsabweichung nach DIN ISO 1101 A B C

29 IWT LFM IfS 29 Arbeitspaket 07 Tschebyscheff-Kreis B5 Sichere Prozesse (X,Y) R y in w.E. x in w.E.

30 IWT LFM IfS 30 Arbeitspaket 07 B5 Sichere Prozesse (X,Y) R R Pferchkreis Hüllkreis (X,Y) y in w.E. x in w.E. y in w.E. x in w.E.

31 IWT LFM IfS 31 Arbeitspaket 07 Weitere Beispiele Pferchzylinder HüllkugelTschebyscheff-Ebene B5 Sichere Prozesse

32 IWT LFM IfS 32 Arbeitspaket 07 B5 Sichere Prozesse Abschätzung der Unsicherheit für Tschebyscheff-, Hüll- und Pferchelemente allgemeingültiger Ansatz Approximation von Kegel/Torus und entsprechenden Hüll- /Pferchelementen Wie kann man die einzelnen Geometrie-Elemente einer Punktwolke separieren? (nicht im Antrag)

33 IWT LFM IfS 33 Arbeitspaket 08 Jetziger Stand: Neue DIN ISO (2007) bietet vereinfachtes Formelwerk für Prozessleistungsgrößen Neben Normalverteilung auch andere Verteilungen Annahme: Prozesse beherrscht Untersuchung große Anzahl Bauteile MUM B5 Sichere Prozesse

34 IWT LFM IfS 34 Arbeitspaket 08 Weiteres Vorgehen: Auftretende Unsicherheiten Approximation Messunsicherheit Untersuchung der stat. Methoden in GUM (DIN V ENV 13005) Untersuchung der stat. Methoden in DIN ISO Sind Auswertemethoden in GUM und DIN ISO redundant vorhanden? B5 Sichere Prozesse

35 IWT LFM IfS 35 Arbeitspaket 08 Weiteres Vorgehen: Diskussion mit IfS (Wosniok) Ausblick Simulation einer Serienfertigung, beispielsweise Durchmesser eines Näpfchens Auswertung B5 Sichere Prozesse

36 IWT LFM IfS 36 Ziel: Welche Mikrogeometrien sind möglich? Wie können Mikrobauteile gespannt werden? Welches Equipment bietet diese Möglichkeit? Keine kurzfristige Lösung für die Messung eines Mikronapfes auf vorhandenen Messgeräten B5 Sichere Prozesse OberflächenmesstechnikMikrobauteile Geometrie-Messtechnik (Maß, Form- und Lageabweichungen) > > Aktueller Stand Messung von Mikrobauteilen oder Makrobauteilen mit Mikroeigenschaften

37 IWT LFM IfS 37 Aktueller Stand Messung von Mikrobauteilen oder Makrobauteilen mit Mikroeigenschaften B5 Sichere Prozesse Mitutoyo CS- 5000H CNC Mahr Primar MX4 Mahr PGK 120 Mahr LD 120 Leitz Ref /B4

38 IWT LFM IfS 38 Aktueller Stand Messung von Mikrobauteilen oder Makrobauteilen mit Mikroeigenschaften Tiefziehwerkzeuge im SFB 747 B5 Sichere Prozesse B3 auf Primar MX4 > Ø 0.5mm R R

39 IWT LFM IfS 39 Aktueller Stand Messung von Mikrobauteilen oder Makrobauteilen mit Mikroeigenschaften Tiefziehstempel B5 Sichere Prozesse

40 IWT LFM IfS 40 Aktueller Stand Messung von Mikrobauteilen oder Makrobauteilen mit Mikroeigenschaften Tiefziehring B5 Sichere Prozesse

41 IWT LFM IfS 41 Simulation von Tiefenbildern B5 Sichere Prozesse Approximationsalgorithmen und Künstliche Neuronale Netze D <= 1mm Qualitätsprüfung ? Qualitätslenkung

42 IWT LFM IfS 42 Simulation von Tiefenbildern B5 Sichere Prozesse Approximationsalgorithmen und Künstliche Neuronale Netze D <= 1mm Qualitätsprüfung ? Qualitätslenkung

43 IWT LFM IfS 43 Simulation von Tiefenbildern B5 Sichere Prozesse Lübke: Simulation unsicher- heitsbehafteter Mikronäpfe Wang: Mesh in GeoMagic Wang: Transformation Mesh Tiefenbild x in w.E. y in w.E. z in w.E.

44 IWT LFM IfS 44 Auswertung von Tiefenbildern B5 Sichere Prozesse Auswertung im Fringe Processor (BIAS) Zufällige Unsicherheit 1µm

45 IWT LFM IfS Arbeitspakete AP 9: Logistische Qualitätsplanung AP 10: Methodik zur automatisierten, intelligenten Klassifikation von Qualitätsabweichung B5 Sichere Prozesse AP 11: Übergeordnete logistikorientierte Qualitätslenkung Soll

46 IWT LFM IfS 46 Arbeitspaket 09: Logistische Qualitätsplanung Ziel: Durchführung einer Qualitätsplanung Qualitätsplanung: Teil des Qualitätsmanagements, der auf das Festlegen der Qualitätsziele und der notwendigen Ausführungsprozesse sowie der zugehörigen Ressourcen zum Erreichen der Qualitätsziele gerichtet ist [DIN ISO 9001:2005] B5 Sichere Prozesse

47 IWT LFM IfS 47 Arbeitspaket 09: Logistische Qualitätsplanung Vorgehen: Festlegung des zu betrachtenden Umfeldes Untersuchung von Mikrobauteilen Festlegung von Qualitätsabweichungen B5 Sichere Prozesse

48 IWT LFM IfS 48 Ergebnisse B5 Sichere Prozesse

49 IWT LFM IfS 49 B5 Sichere Prozesse Festlegung von Schnittstellen: XML Schnittstelle zum BIMAQ.flt (float Daten) für die Tiefenbilder des bias 49 bottomplane topplane cylinder bottomtorus toptorus

50 IWT LFM IfS 50 B5 Sichere Prozesse Untersuchung von Mikrobauteilen (45 Stk.) Falten (21,43%) Risse (14,29%) abgelöster Deckel (2,38%) Deformationen (35,71%) µm

51 IWT LFM IfS 51 Arbeitspaket 10: Methodik zur automati- sierten, intelligenten Klassifikation von Qualitätsabweichung Ziel: Entwicklung eines Verfahrens zur Prüfung von Mikrobauteilen B5 Sichere Prozesse

52 IWT LFM IfS 52 Arbeitspaket 10: Methodik zur automati- sierten, intelligenten Klassifikation von Qualitätsabweichung Vorgehen: Auswahl von Merkmale auf den Tiefendaten Wahl von geeigneten Datensätzen Auswahl von neuronalen Netzen (& weiteren Verfahren) Schwierigkeiten: Keine realen Tiefenbilder vorhanden Eigene Simulation von Bildern Datensätze mit Hilfe alternativer Messverfahren Simulation von Tiefenbildern (Lübke, Wang) B5 Sichere Prozesse

53 IWT LFM IfS 53 B5 Sichere Prozesse Tätigkeiten: Simulation eigener Datensätze Einarbeitung in den Fringe Processor –Programmierumgebung –Einrichtung der ersten Funktionen –Überblick bestehender Funktionen beschafft 53

54 IWT LFM IfS 54 B5 Sichere Prozesse

55 IWT LFM IfS 55 Arbeitspaket 11: Übergeordnete logistikorientierte Qualitätslenkung Ziel: Konzept für eine Qualitätslenkung im Mikrobereich Qualitätslenkung: Teil des Qualitätsmanagements, der auf die Erfüllung von Qualitätsanforderungen gerichtet ist. B5 Sichere Prozesse

56 IWT LFM IfS 56 Arbeitspaket 11: Übergeordnete logistikorientierte Qualitätslenkung Vorgehen: Exemplarische Prozesse der Mikrofertigung aufnehmen Identifikation von Schwachstellen bei der Qualitätslenkung B5 Sichere Prozesse

57 IWT LFM IfS 57 Arbeitspaket 11: Übergeordnete logistikorientierte Qualitätslenkung Ergebnisse: Aus dem IVAM ca. 30 Unternehmen ausgewählt Fragebogen entwickelt Unternehmen kontaktiert B5 Sichere Prozesse

58 IWT LFM IfS 58 B5 Sichere Prozesse Ausblick und gemeinsames Ziel: Bis Ende 2008 ist der vollständige Prozess bestehend aus dem Gewinnen von Messdaten, Übergabe an Kirchheim und Lübke sowie Auswertung der Daten durchlaufen. 58

59 IWT LFM IfS 59 B5 Sichere Prozesse Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

60 IWT LFM IfS 60

61 IWT LFM IfS 61 Einschließung der Approximation Jensensche Ungleichung n: number of points QpQp Quelle: Goch, G., Annals of the CIRP 39/1: and 41/1: hier Exponent p: 50 < p < 100 Exponent p

62 IWT LFM IfS 62 Ausblick Weiteres Vorgehen Simulation unsicherheitsbehafteter Mikroumformbauteile zur Generierung simulierter Hologramme Kontinuierliche Anpassung der simulierten Punktwolken an die realen Gegebenheiten der Digitalen Holografie Prüfen des Durchlaufs eines kompletten Prozesses bis Ende 2008 Bestimmung und Darstellung der Unsicherheit von Approximations- algorithmen Wechselwirkung zwischen Unsicherheiten und Prozessfähigkeit aufbauend auf µ-EWMA Karte (Universität Karlsruhe) Extra: Messen der rechteckigen Mikroumformwerkzeuge

63 IWT LFM IfS 63 Hüllkreis (X,Y) R fix max(d i ) R MCC Modified Tschebyscheff-Approximation without parameter R only center-point (X, Y) is calculated Set R to a fix value R fix (all points outside of the initial solution) Approximate spatial position X and Y by T-Norm The position of center-point (X, Y) is influenced by the maximum distances touching points of the MCCircle

64 IWT LFM IfS 64 Veröffentlichungen Lübke, K; von Freyberg, A.; Goch, G.: Approximation von Tschebyscheff-Kreisen zur Berechnung von Hüll-/Pferchkreisen und Rundheitsabweichungen. Tagungsband XXI. Messtechnisches Symposium des Arbeitskreises der Hochschullehrer für Messtechnik e.V., Paderborn, 2007, S Goch, G.; Lübke, K.: Tschebyscheff Approximation for the Calculation of Maximum Inscribed/Minimum Circumscribed Geometry Elements and Form Deviations. Annals of the CIRP, 2008, 57/1:


Herunterladen ppt "IWT LFM IfS 1 Klausurtagung SFB 747 am 24. + 25.09.2008 in Barnstorf N. Wang (BIAS) K. Lübke (BIMAQ) A. Kirchheim (BIBA) B5 Sichere Prozesse Teilprojektleiterwiss."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen