Direktes Scanning mit kontrastreichen Zielmarken
Verwendung kostengünstiger Schwarz-Weiß-Zielmarken für die messtechnische Qualitätsprüfung im Schiffbau
Die Bestandsdokumentation ist Standard für viele industrielle Anwendungsbereiche, bei denen eine Projektdokumentation formal gefordert ist – der Schiffbau bildet hier keine Ausnahme. Die qualitative Formprüfung eines Schiffes während des Fertigungsprozess ist notwendig, um möglichen Abweichungen vorzubeugen. Diese Prüfung bedarf einer entsprechenden großvolumigen Verifizierung.
Der Einsatz von terrestrischen Laserscannern liefert eine große Punktwolke, die sich insbesondere in der Baubranche gut für Dokumentationszwecke eignet. Diese Messysteme sind jedoch für die dimensionale Prüfung im Schiffbau nicht präzise genug.
Nach Gesprächen mit Branchenexperten wurde deshalb der Einsatz des Leica Absolute Tracker ATS600 für die hochgenaue Qualitätsprüfung im Schiffbau in Erwägung gezogen. Und zwar als System, das neben dem in der Branche bereits etablierten Dokumentationsverfahren mit terrestrischen, hemisphärischem Scannern eingesetzt werden kann.
Der ATS600 Laser Tracker erfasst mit direktem Scanning Oberflächenpunkte hochgenau aus einer Entfernung von bis zu 60 Metern ohne Zielmarke am Messpunkt.
Bei der Fertigung von Schiffen werden Paneele zunächst zu Bauteil-Untergruppen verschweißt, die dann zu einem Modul gefügt werden. Diese Module werden dann zu einem kompletten Schiff zusammengeschweißt. Das Schiff muss während dieses gesamten Prozesses in Form gehalten werden. Zur finalen Dokumentation eines Moduls oder des gesamten Schiffes werden häufig terrestrische Laserscanner eingesetzt. Allerdings verfügen sie nicht über die messtechnische Genauigkeit eines ATS600, so dass sie für eine validierte Qualitätsprüfung und Berichterstattung nicht geeignet sind.
Ein neuer Lösungsansatz kombinierte deshalb die Directscanning-Funktion des ATS600 mit dem Einsatz einfacher Kontrastzielmarken, die in der Industrie üblicherweise für die dimensionale Prüfung verwendet werden. Eine Reflektormessung wäre zwar beim Absolute Tracker ATS600 im Gegensatz zu terrestrischen Scannern auch möglich, Reflektoren sind jedoch teuer und aus diesem Grund keine akzeptable Alternative.
Die Zielsetzung bestand nun darin, einfache, günstige Kontrastzielmarken in Schwarz-Weiß mit dem ATS600 einzusetzen und gleichzeitig die geforderte Messgenauigkeit innerhalb einer Toleranz von einem Millimeter einzuhalten.
Die Schwarz-Weiß-Zielmarke Leica GZT21 wurde getestet und erwies sich als kosteneffiziente Alternative zu Reflektoren, wobei auch eine Genauigkeit innerhalb des Toleranzbereiches erreicht wurde. Es wurden drei Tests durchgeführt: die wiederholbare Genauigkeit bei fünf, zehn und 20 Metern und verschiedenen Rotationen der Zielmarke; ein Best-Fit von fünf Kontrastmessmarken in fünf verschiedenen Tracker-Positionen; und ein Best-Fit von fünf 1,5-Zoll-Rotringreflektoren (RRRs) in denselben Tracker-Positionen zum Vergleich.
Die SpatialAnalyzer Software von Hexagon bietet eine Funktion zur automatischen Extraktion des Mittelpunkts der Zielmarke und zur Anpassung des Neigungswinkels des Scans, um die homogene Verteilung der Punkte auf der Zielmarke sicherzustellen. Es wird empfohlen, die Zielmarke in einem 45-Grad-Winkel zu scannen, um die höchste Genauigkeit und eine gleichmäßig Verteilung der Messpunkte zu erreichen.
Die Testergebnisse zeigten, dass die Reflektormessung zwar genauer ist, die Messung auf eine schwarz-weiße Leica GZT21 Zielmarke jedoch bei allen Messpositionen durchwegs innerhalb der Toleranz lag. Die neue Lösung stellte somit eine gute und kostengünstige Option dar, um Punktwolken mit hoher Genauigkeit zu erhalten. Die direkte Scanningfunktion des ATS600 wird dazu mit kontrastreichen Zielmarken kombiniert. Die Leica GZT21 Schwarz-Weiß-Zielmarke erwies sich dabei als eine sehr kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Laser Tracker-Reflektoren.
Diese Lösung erleichtert die Bestandsdokumentation im Schiffbau und gewährleistet gleichzeitig die Genauigkeit bei Prüfaufgaben, ohne dass größere Änderungen bestehender Prozessstandards erforderlich sind.
Diese Lösung erleichtert die Bestandsdokumentation im Schiffbau und gewährleistet gleichzeitig die Genauigkeit bei Prüfaufgaben, ohne dass größere Änderungen bestehender Prozessstandards erforderlich sind.
Der Einsatz von terrestrischen Laserscannern liefert eine große Punktwolke, die sich insbesondere in der Baubranche gut für Dokumentationszwecke eignet. Diese Messysteme sind jedoch für die dimensionale Prüfung im Schiffbau nicht präzise genug.Nach Gesprächen mit Branchenexperten wurde deshalb der Einsatz des Leica Absolute Tracker ATS600 für die hochgenaue Qualitätsprüfung im Schiffbau in Erwägung gezogen. Und zwar als System, das neben dem in der Branche bereits etablierten Dokumentationsverfahren mit terrestrischen, hemisphärischem Scannern eingesetzt werden kann.
Der ATS600 Laser Tracker erfasst mit direktem Scanning Oberflächenpunkte hochgenau aus einer Entfernung von bis zu 60 Metern ohne Zielmarke am Messpunkt.
Bei der Fertigung von Schiffen werden Paneele zunächst zu Bauteil-Untergruppen verschweißt, die dann zu einem Modul gefügt werden. Diese Module werden dann zu einem kompletten Schiff zusammengeschweißt. Das Schiff muss während dieses gesamten Prozesses in Form gehalten werden. Zur finalen Dokumentation eines Moduls oder des gesamten Schiffes werden häufig terrestrische Laserscanner eingesetzt. Allerdings verfügen sie nicht über die messtechnische Genauigkeit eines ATS600, so dass sie für eine validierte Qualitätsprüfung und Berichterstattung nicht geeignet sind.
Ein neuer Lösungsansatz kombinierte deshalb die Directscanning-Funktion des ATS600 mit dem Einsatz einfacher Kontrastzielmarken, die in der Industrie üblicherweise für die dimensionale Prüfung verwendet werden. Eine Reflektormessung wäre zwar beim Absolute Tracker ATS600 im Gegensatz zu terrestrischen Scannern auch möglich, Reflektoren sind jedoch teuer und aus diesem Grund keine akzeptable Alternative.
Die Zielsetzung bestand nun darin, einfache, günstige Kontrastzielmarken in Schwarz-Weiß mit dem ATS600 einzusetzen und gleichzeitig die geforderte Messgenauigkeit innerhalb einer Toleranz von einem Millimeter einzuhalten.
Die Schwarz-Weiß-Zielmarke Leica GZT21 wurde getestet und erwies sich als kosteneffiziente Alternative zu Reflektoren, wobei auch eine Genauigkeit innerhalb des Toleranzbereiches erreicht wurde. Es wurden drei Tests durchgeführt: die wiederholbare Genauigkeit bei fünf, zehn und 20 Metern und verschiedenen Rotationen der Zielmarke; ein Best-Fit von fünf Kontrastmessmarken in fünf verschiedenen Tracker-Positionen; und ein Best-Fit von fünf 1,5-Zoll-Rotringreflektoren (RRRs) in denselben Tracker-Positionen zum Vergleich.
Die SpatialAnalyzer Software von Hexagon bietet eine Funktion zur automatischen Extraktion des Mittelpunkts der Zielmarke und zur Anpassung des Neigungswinkels des Scans, um die homogene Verteilung der Punkte auf der Zielmarke sicherzustellen. Es wird empfohlen, die Zielmarke in einem 45-Grad-Winkel zu scannen, um die höchste Genauigkeit und eine gleichmäßig Verteilung der Messpunkte zu erreichen.
Die Testergebnisse zeigten, dass die Reflektormessung zwar genauer ist, die Messung auf eine schwarz-weiße Leica GZT21 Zielmarke jedoch bei allen Messpositionen durchwegs innerhalb der Toleranz lag. Die neue Lösung stellte somit eine gute und kostengünstige Option dar, um Punktwolken mit hoher Genauigkeit zu erhalten. Die direkte Scanningfunktion des ATS600 wird dazu mit kontrastreichen Zielmarken kombiniert. Die Leica GZT21 Schwarz-Weiß-Zielmarke erwies sich dabei als eine sehr kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Laser Tracker-Reflektoren.
Diese Lösung erleichtert die Bestandsdokumentation im Schiffbau und gewährleistet gleichzeitig die Genauigkeit bei Prüfaufgaben, ohne dass größere Änderungen bestehender Prozessstandards erforderlich sind.
Diese Lösung erleichtert die Bestandsdokumentation im Schiffbau und gewährleistet gleichzeitig die Genauigkeit bei Prüfaufgaben, ohne dass größere Änderungen bestehender Prozessstandards erforderlich sind.
Figure 1: Ergebnisse der Tests zur wiederholbaren Genauigkeit bei verschiedenen Entfernungen – 20 Durchläufe pro Position und Rotation der Zielmarke.
Figure 2: Best-Fit – Referenzposition zu gemessenen Positionen.
