Medial Axis Extraction and Thickness Measurement of Formed Sheet Metal Parts

Mittelflächenbestimmung und Wanddickenmessung an gekrümmten umgeformten Blechbauteilen

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus-18103
  • Optical scanning measuring systems enable probing of workpieces with a high point density and offer possibilities to create adequate evaluation solutions for different complex measurement tasks in the geometrical metrology. This work deals with the evaluation of scanned data in order to extract parameters which can contribute to improvement of sheet metal forming processes in the early production phase. These parameters are form of a medial surface and thickness values. An experimental measuring system for scanning formed sheet metal parts in certain areas of interests was developed. It consists of two fringe projection systems located opposite to each other. A solution for an accurateOptical scanning measuring systems enable probing of workpieces with a high point density and offer possibilities to create adequate evaluation solutions for different complex measurement tasks in the geometrical metrology. This work deals with the evaluation of scanned data in order to extract parameters which can contribute to improvement of sheet metal forming processes in the early production phase. These parameters are form of a medial surface and thickness values. An experimental measuring system for scanning formed sheet metal parts in certain areas of interests was developed. It consists of two fringe projection systems located opposite to each other. A solution for an accurate fusion of two independent measuring data in a unified coordinate system was found. Data obtained in a such manner reliably represent scanned sheet metal area. An innovative method for the extraction of medial surface points from the data and the calculation of large number of local thickness values in the direction orthogonal to the medial surface was designed and implemented. The extracted medial surface can be used for an assessment of the obtained sheet metal form by its comparison with a CAD model or with the form of a nominal sheet metal medial surface respectively. A visualization of the distribution of thickness values over the extracted medial surface enables localizing thinning and thickening places. Furthermore, the data obtained can be used for an evaluation of numerical simulations of thickness distributions offering possibility to compare simulated data with measuring data.show moreshow less
  • Optische Messgeräte ermöglichen eine flächenhafte Antastung von Werkstückoberflächen mit sehr hoher Punktdichte. Dies bietet die Möglichkeit zur Bestimmung neuer Strategien bei der Auswertung von Messergebnissen und zum Entwickeln passender Lösungen für komplexe Messaufgaben im Bereich der Fertigungsmesstechnik. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Auswertung von optisch erfassten Punktewolken und der Bestimmung von Parametern, die zur Verbesserung von Blechumformprozessen in früheren Phasen der Prozessauslegung beitragen können. Diese Parameter sind die Form der Mittelfläche und die Wanddicke des Blechbauteils. Im Rahmen der Arbeit wurde ein experimentelles Messsystem zum ErfassenOptische Messgeräte ermöglichen eine flächenhafte Antastung von Werkstückoberflächen mit sehr hoher Punktdichte. Dies bietet die Möglichkeit zur Bestimmung neuer Strategien bei der Auswertung von Messergebnissen und zum Entwickeln passender Lösungen für komplexe Messaufgaben im Bereich der Fertigungsmesstechnik. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Auswertung von optisch erfassten Punktewolken und der Bestimmung von Parametern, die zur Verbesserung von Blechumformprozessen in früheren Phasen der Prozessauslegung beitragen können. Diese Parameter sind die Form der Mittelfläche und die Wanddicke des Blechbauteils. Im Rahmen der Arbeit wurde ein experimentelles Messsystem zum Erfassen ausgewählter interessanter Bereiche gekrümmter umgeformter Blechbauteile entworfen und aufgebaut. Es besteht aus zwei gegenüberliegenden Streifenprojektionsgeräten. Eine Lösung für das Problem der Transformation von zwei unabhängigen Messdatensätzen in ein gemeinsames Koordinatensystem wurde bereitgestellt. Der erfasste Blechbauteilbereich wird dadurch zuverlässig abgebildet. Eine innovative Methode zur Bestimmung von Mittelflächenpunkten und zur Berechnung der lokalen Wanddicken, die senkrecht zur Mittelfläche bestimmt wurden, wurde entworfen und realisiert. Die Extrahierte Mittelfläche kann zur Bewertung der Blechbauteilform durch den Vergleich mit dem CAD-Modell, beziehungsweise mit der Soll-Mittelfläche des Blechbauteils, verwendet werden. Durch die Darstellung des Blechdickenverlaufs über die Mittelfläche ist eine genaue Lokalisierung von Ausdünnungen und Materialanhäufungen möglich. Die erhaltenen Daten sind außerdem zum Vergleich mit simulierten Daten und folglich zur Beurteilung der Zuverlässigkeit numerischer Simulationen verwendbar.show moreshow less

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Metadaten
Author:Natasa Petrovic
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-18103
Advisor:Albert Weckenmann
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2010
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Date of final exam:2010/01/25
Release Date:2010/05/19
Tag:Mittelfläche; Registrierung von Punktewolken; Streifenprojektionssysteme
fringe projection systems; manufacturing metrology; medial surface; point clouds merging; sheet metal thickness
SWD-Keyword:Fertigungsmesstechnik; Blechdicke
Institutes:Technische Fakultät / Technische Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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