Final theses studies

Jeden Tag nehmen wir Menschen mehr als 80% aller Sinneseindrücke über unsere Augen auf. Wird die visuelle Wahrnehmung durch eine Fehlsichtigkeit beeinträchtigt, kann eine Brille Abhilfe schaffen. Allein in Deutschland greifen mehr als 40 Millionen Menschen auf eine Brille als Sehhilfe zurück. Zum Anfertigen einer kompletten Brille müssen die Gläser an die individuellen Seheigenschaften des Kunden sowie an die gewünschte Brillenfassung angepasst werden. Dieses Anpassen der Brillengläser an Form und Größe der ausgewählten Brillenfassung erfolgt durch Messen der Fassungsnut mit einem sogenannten Brillentracer. Bis heute kommen ausschließlich Brillentracer mit einem taktilen Messprinzip zum Einsatz. Durch die große Vielfalt an unterschiedlichen Brillenfassungen stößt das taktile Messverfahren jedoch zunehmend an seine Grenzen. An der Technischen Universität Ilmenau wurde aus diesem Grund ein neuartiger Brillentracer, genannt OptoTracer, entwickelt. Der OptoTracer nutzt das optische Messprinzip der Zwei-Tafel-Projektion zur dreidimensionalen Messung der Fassungsnut. Beim Anfertigen von Brillengläsern mittels der vom OptoTracer erzeugten Datensätze zeigt sich vor allem für Brillenfassungen mit hoher Durchbiegung, dass noch erheblicher Optimierungsbedarf besteht. Die bestehende Problematik lässt sich auf die zum Schleifen von Brillengläsern notwendigen Informationen zurückführen. Hierzu ist der dreidimensionale Verlauf des Nutgrundes von entscheidender Bedeutung. Der Nutgrund stellt jedoch größtenteils eine Hinterschneidung dar und im Schattenbild der Brillenfassung kann keine direkte Messung des Nutgrundverlaufs erfolgen. Die gemessene Innenkontur des Schattenbildes besteht lediglich aus Punkten der beiden Fassungsnutkanten. In dieser Arbeit wurde eine Methode zur eindeutigen Zuordnung der Innenkonturpunkte zur jeweiligen Fassungsnutkante gefunden und ausgehend davon, ein Algorithmus zur Berechnung der Punkte auf dem Fassungsnutgrund entwickelt. Der Algorithmus wurde mit der numerischen Simulationssoftware Matlab umgesetzt und in die bestehende Softwarearchitektur des OptoTracers implementiert. Mit den neu berechneten Datensätzen wurden für ausgewählte Brillenfassungen Brillengläser geschliffen. Die abschließende Begutachtung der angefertigten Gläser zeigte sehr gute Ergebnisse im Hinblick auf die beiden wichtigsten Qualitätskriterien von Brillengläsern, nämlich deren Form und Größe.

Die vorliegende Master-Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeptionierung und Konstruktion eines modular aufgebauten Prüfplatzes, welcher zur visuellen Begutachtung von Bauteilen genutzt werden soll. Die Bildausgabe soll dabei vergrößert und wahlweise in einer zwei- oder dreidimensionalen Wiedergabe erfolgen. Im ersten Schritt werden die Grundlagen der Stereoskopie für die dreidimensionale Bildaufnahme und der aktuelle Stand der Technik in diesem Bereich erläutert. Für das bessere Verständnis wird im Vorfeld auf die natürliche räumliche Wahrnehmung des Menschen und die dabei entscheidenden Faktoren eingegangen. Abschließend erfolgen eine Vorstellung verschiedener dreidimensionaler Wiedergabeverfahren und eine nähere Betrachtung der Polarisationstechnik. Als Grundlage für die weitere Vorgehensweise bei der Konzeptionierung und Konstruktion wird der konstruktive Entwicklungsprozess, nach der übergeordneten VDI-Richtlinie 2221, beschrieben. Darauf aufbauend findet eine Präzisierung der Aufgabenstellung statt und es werden die notwendigen Funktionsstrukturen ermittelt. Im folgenden Schritt werden diese in Form von technischen Prinzipen konkretisiert. Da sich hierbei für die meisten Funktionen mehrere Lösungen ergeben, wird die jeweilige Vorzugslösung über eine technische und ökonomische Bewertung ermittelt. Die Schwerpunkte liegen dabei auf der Konzeptionierung der manuellen und motorischen Arbeitsabstandseinstellung, sowie der Kamerajustierung für die stereoskopische Bildaufnahme. Nach der Zusammenstellung der gewählten Teilprinzipe zu einer Gesamtlösung und den notwendigen Berechnungen, findet die detaillierte konstruktive Umsetzung statt. Die notwendigen Nachrechnungen werden analytisch und numerisch durchgeführt und dienen zur Dimensionierung, Berechnung stereoskopischer Grundgrößen, Verformungs- und Festigkeitseinschätzung und zur Angabe der erreichbaren Präzision. Der Abschluss dieser Arbeit wird gebildet durch eine Konstruktionskritik und daraus abgeleiteten, möglichen Ansätzen für eine Optimierung. Weiterhin werden alle wichtigen technischen Merkmale zusammenfassend noch einmal aufgeführt und es erfolgt ein Ausblick auf die mögliche Entwicklung der Stereoskopie.

Beim Herstellungsprozess von Großwälzlager ist es nötig die Werkstücke auf Maßgenauigkeit zu prüfen. Ein wichtiges Maß ist der Durchmesser. Zur Ermittlung des Durchmessers soll ein Messgerät entwickelt werden, welches mittels Laserdistanzmessgerät arbeitet. Messgrundlage ist die Laufzeitmessung des Laserstrahls. Es erfolgte eine Marktrecherche nach verfügbaren Laserdistanzmessgeräten. Aus diesen wurde ein Gerät für den Messaufbau ausgewählt. Der Messaufbau soll in der Produktionsumgebung einsetzbar sein und durch eine Person bedient werden können. Hierzu wurden Prinzipe erarbeitet, bewertet und konstruktiv Umgesetzt.

Um Linsen für Brillen schleifen zu können, müssen die Innennuten von Brillen gemessen werden. Dazu wird bisher ein taktiles Verfahren angewendet. Der Opto Tracer misst die Innennuten optisch. Damit kann er auch stark gekrümmte Brillen, wie zum Beispiel Sportbrillen, messen, was mit den bisherigen Messgerät nicht möglich ist. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der konstruktiven Anpassung einer Gehäusekonstruktion für den Opto Tracers. Das Gehäuse soll aus Kunststoff bestehen, daher werden verschiedene Fertigungsverfahren beschrieben und innerhalb dieser Arbeit ein Fertigungsverfahren für die Gehäuseherstellung gewählt und daraus Konstruktionsrichtlinien abgeleitet. Außerdem zeigt die Arbeit einen kurzen Einblick in die Entwicklungsmethodik. Danach werden verschiedene konstruktive Lösungen für Detailprobleme bearbeitet, wie die Lagerung des Deckels. Der Hauptteil der Arbeit widmet sich der Überarbeitung der Gehäuseteile des Opto Tracers, sodass sie fertigungsgerecht sind und den, während dem Prozess der Arbeit veränderten, Bauteilen angepasst werden. Danach folgt eine FEM-Analyse des Deckels des Opto Tracers und daraus folgende Verbesserungskonstruktionen. Eine kritische Bewertung der Arbeit, ein Ausblick in die Zukunft und die Ergebnisse schließen diese Bachelorarbeit ab.

In der vorliegenden Masterarbeit wird der allgemeine Qualitätsstandard ISO 9001 mit dem Standard der Automobilindustrie ISO/TS 16949 verglichen. Aufbauend darauf folgt eine Untersuchung des Qualitätsmanagementsystems des Siemens Elektromotorenwerks Bad Neustadt und eine Konformitätsprüfung des Systems mit den zusätzlichen Forderungen der ISO/TS 16949. Die daraus ermittelten Vorteile, welche für den Fertigungsprozess von Elektromotoren angewandt werden können, werden daraufhin an einem Motortyp umgesetzt. Dabei steht besonders der Qualitätsvorausplanungsprozess im Mittelpunkt der Untersuchungen. Hierzu gehört die Erstellung eines standardisierten Prozesses zur Ermittlung von besonderen Merkmalen eines Produkts oder Prozesses anhand der jeweiligen FMEAs. Anschließend wird der Fertigungsprozess eines Motortyps genauer untersucht und die benötigten Unterlagen zur Visualisierung der Prozesse wie Prozessablaufpläne und Produktionslenkungspläne mithilfe von CAQ-Werkzeugen erzeugt. Dies bildet die Grundlage für die weitere Anwendung an anderen Produkten.