Modulare Struktur

Dipl.-Wirt. Ing. Thomas Hassler, Produkt- manager, Holometric Technologies, Essingen

Punktewolken von Hunderttausenden bis Millionen Punkten sind keine Seltenheit mehr, und dies nicht nur in der Analyse im Entwicklungs- und Vorserienstatus, sondern auch immer mehr in der serienfertigungsnahen Qualitätssicherung, wie z.B. bei Karosserieteilen. Hier werden verstärkt Laserstreifensensoren auf Koordinatenmessgeräten für die Merkmalsüberwachung wie Durchbrüche oder Kanten eingesetzt. Durch ausgeklügelte Algorithmen werden die Informationen auf ein verarbeitbares Maß gefiltert, um die Auswertung mit herkömmlicher, auf die Online-Inspektion zugeschnittener Softwarepakete vornehmen zu können. Ein weiterer entscheidender Vorteil der optischen Sensorik speziell für die Analyse im Entwicklungs- und Vorserienstatus, ist die Möglichkeit Bauteile vollständig zu digitalisieren und in einer Datenbank zu archivieren. Somit hat der QS-Verantwortliche, auch wenn das eigentliche Messobjekt nicht mehr verfügbar ist, jederzeit die Möglichkeit weitere Auswertungen an dem Datensatz vorzunehmen. Somit rückt die Idee von der 100% Prüfung in greifbare Nähe.

Um dieser Entwicklung Rechnung zu tragen, schafft Holometric Technologies mit einer neuen Softwaregeneration, dem holometric application framework, die Basis für zukünftige Anforderungen und Anwendungen. Über einen modularen Aufbau mit so genannten Arbeitsbereichen oder auch Anwendungsmodulen, zu englisch Workspaces, ist die Software sehr flexibel was die Aufgabenstellung und die somit vom Kunden zu verwendenden Module anbelangt. Aber auch flexibel in Bezug auf die Weiterentwicklung des Softwarepaketes in Richtung neue Aufgabenstellungen in der 3D Messtechnik und darüber hinaus. Über einen sehr gut strukturierten und klaren Aufbau der Software kann mit dem Application Framework gezielt auf neue Entwicklungen und Anforderungen beim Kunden reagiert und passende Softwarelösungen angeboten werden.

Einstieg in das Application Framework, kurz AF, stellt ein Viewer dar, der es ermöglicht eigene, standardisierte und Fremdformate zu lesen und darzustellen. Ziel des AF-Viewers ist es, ein kostenloses nützliches Werkzeug für den Anwender zu schaffen, das ihm ermöglicht innerhalb der Holometric Softwarefamilie Daten auszutauschen und zu dokumentieren, aber auch gängige Standardformate und Fremdformate zugänglich zu machen. So können z.B: bestehende Modelle anderer Holometric Anwendungssoftware, wie dimension, volume oder digitman geöffnet bzw. importiert werden. Ein bereichs- oder gar standortübergreifendes Arbeiten mit den gleichen Modellen wird somit möglich. An CAD-Standardformaten sind die Schnittstellen IGES und VDA-FS im AF-Viewer verfügbar, sowie auf der Istdatenseite das Quasistandardformat STL für triangulierte Daten optischer Systeme und für Punktewolken das ASCII Format. An Fremdformaten unterstütz der AF-Viewer die Istdatenformate der beiden Hersteller optischer Systeme GOM mbH und Steinbichler Optotechnik GmbH. So kann der Anwender über das Steinbichler *.ac Format und das GOM *.g3d Format Daten der optischen Sensoren direkt einlesen und weiterverarbeiten. Neben Standardfunktionen eines Viewers, wie z.B. umfangreichen Kamerafunktionen zur Betrachtung der Objekte, Hinzufügen von Ansichten, Verwenden von mehreren Lichtquellen, -positionen und -farben; oder unterschiedliche Darstellungsstile, wie z.B. schattierte, transparente oder Gitternetzansicht; bietet der Viewer nützliche Werkzeuge für die gemeinsame Verwendung von Modellen bereichs- und firmenübergreifend oder auch mit Partnerfirmen. Der Anwender kann für jedes Element die Basisinformationen, wie z.B. Anzahl Punkte, Anzahl Dreiecke, zu Face zugehörige Kanten im Infofenster abrufen. Darüber hinaus können z.B. für Faces oder Flächen zusätzliche Analysen, wie z.B. die Projektion eines Umgebungsbildes, eine Gaußsche Krümmungsanalyse oder die Darstellung der Richtung der Objektorientierung durchgeführt werden. Um Informationen mit dem Modell zu übermitteln, steht dem Anwender die Möglichkeit der Anbringung von Anmerkungssymbolen am Modell mit einem beliebigen Text zur Verfügung. Der AF-Viewer ermöglicht es auch Ergebnisse anderer Anwendungsmodule, wie z.B. dem Inspektionsmodul CADinspect darzustellen, und somit mit Dritten über das AF-Format *.dmf, als Screenshots im Format *.bmp oder als PDF auszutauschen.

Da der Viewer keinerlei Möglichkeiten der Bearbeitung oder Erstellung von Elementen zulässt, ist für ein Arbeiten mit dem Application Framework das kommerzielle Basismodul, genannt AF-Base, erforderlich. Dieses Modul stellt die Grundlage für alle weiteren Anwendungsmodule dar, da es die softwaretechnischen Voraussetzungen schafft, und bereits Funktionen zum Erzeugen und Manipulieren von Istdaten beinhaltet. So hat der Anwender die Möglichkeit Punkte oder Triangulationen zu filtern, neue Elemente zu erzeugen oder bestehende Elemente zusammenzuführen. Als erstes Anwendungsmodul stellt Holometric Technologies für die Inspektion von Punktdaten oder Triangulationen gegen CAD Daten AF-CADinspect vor. Über den Import von IGES oder VDA-FS lädt sich der Anwender die CAD-Solldaten in den Arbeitsbereich. Dort kann er die Normalen der CAD Beschreibung visuell überprüfen, und wenn erforderlich manuell oder über eine automatische Funktion, welche die Normalen der Flächen analysiert und zueinander ausrichtet, ändern. Die Istdaten werden über die ASCII Schnittstelle für Punktewolken, oder aber als Triangulation über das STL-Format importiert. Durch die modulare Struktur werden hier Funktionen zugänglich, welche bereits im AF-Viewer zur Verfügung stehen. Für eine bessere Verarbeitung können die Daten, welche als Basis für die anschließende Inspektion dienen, von ungültigen Informationen gesäubert oder mit Filterfunktionen ausgedünnt werden. Da die Ist- und Solldaten in der Regel in unterschiedlichen Koordinatensystemen vorliegen, muss der Anwender eine Ausrichtung der Punktdaten zu den CAD Daten durchführen. Dies geschieht am einfachsten über das sogenannte 3D Best fit Verfahren. Hierbei wird versucht die Abweichung zwischen den Ist- und Solldaten, genauer gesagt die Summe der Fehlerquadrate, zu minimieren, wobei ein Toleranzwert als Abbruchkriterium gewählt wird. Diese 3D Einpassung kann mit der gesamten Punktewolke, oder nur mit einem Teilbereich erfolgen. Vor der 3D Einpassung müssen Soll-/Istdaten jedoch grob ausgerichtet werden. Dies geschieht entweder mit einem manuell interaktiven Transformationsmodus oder mit Hilfe von 3 oder mehr gewählten Punktpaaren auf den Soll- und Istdaten. Der Anwender erhält im Ausrichtedialog das Ergebnis der Ausrichtung und kann diese auf die Istdaten anwenden. Einmal durchgeführte und erstellte Transformationsmatrizen können auf weitere Istdaten, z.B. bei Mehrfachmessungen verwandt werden. Durch ein optionales Modul Regelgeo für AF-CADinspect kann der Anwender weitere Ausrichtverfahren, basierend auf regelgeometrischen Elementen, nutzen. Über dieses Regelgeometriemodul können Regelgeometrie-Ist- und Sollelemente erzeugt werden und für Ausrichtverfahren wie z.B. 321, Definitionsverfahren oder RPS verwendet werden. Nach erfolgter Ausrichtung kann eine Abweichungsanalyse der Istdaten zu den Solldaten erfolgen. Hierzu werden ausgewählte Punktewolken oder die Punkte eines selektierten Bereiches für die Ermittlung der Abweichung in Normalenrichtung zum CAD Datensatz verwendet. Die Richtung und Größe der Abweichungen wird dann über eine Farbzuweisung dargestellt. Dies kann in Punktform, als Triangulation oder als Nadelplot erfolgen. Für die Abstandsanalyse kann ein Toleranzbereich vorgegeben werden. Natürlich steht dem Anwender auch die Möglichkeit zur Verfügung Einzelpunkte gegen den CAD Datensatz zu prüfen. Das Ergebnis wird in Symbolen als Soll- und Istkoordinaten, und deren Abweichung in Koordinaten- und Vektorrichtung angezeigt. Des weiteren können beliebig Schnitte durch das Model gelegt, und mit den zugehörigen Istdaten ausgewertet werden. Auch hier erfolgt die Darstellung über Zuweisung unterschiedlicher Farbwerte in Punktform oder als Nadelplot. Speziell für die Analyse dünnwandiger Bauteile, wie z.B. Karosserie- oder Kunststoffteile, gibt es die Möglichkeit eine Beschnittauswertung durchzuführen. Hierzu wird an gewählten Positionen der Abstand der Istkante zur Sollkante festgestellt, und in Größe und Richtung über einen Pfeilsymbol mit Abweichungsangabe ausgegeben. Somit kann geprüft werden, ob der Beschnitt zu kurz oder zu lang ist. Nach Abschluss der Datenanalyse können die Ergebnisse mit Hilfe von Vorlagen, sogenannten Templates, in Berichtsform gebracht, und als Messbericht in HTML Format ausgegeben werden. Holometric Technologies ergänzt mit dieser neuen Softwaregeneration sein Produktportfolio in Richtung Inspektion von Daten optischer Sensorik, und schließt somit die Lücke zwischen der erfolgreichen Online-Messoftware HOLOS und der Auswertung von Punktewolken und Triangulationen großen Datenumfangs. Der entscheidende Vorteil für den Anwender liegt hier ganz klar in der modularen Struktur, bei welcher er sich das nur erforderliche Modul beschafft, und seinen Arbeitsplatz durch Umschalten auf das erforderliche Modul übersichtlich hält.

Holometric Technologie

CONTROL Halle 6, Stand 6009

QE 511