Studienabschlussarbeiten

In der vorliegenden Arbeit wird der konzeptionelle Versuchsaufbau für eine automatisierte photogrammetrische Erfassung von Objekten vorgestellt. Nach Vorstellung der relevanten Grundlagen zur 3D-Erfassung und Photogrammetrie werden relevante Aspekte des Standes der Wissenschaft und Technik gesichtet. Es werden im Anschluss die grundlegenden Probleme bei der photogrammetrischen Erfassung untersucht. Aus diesen Erkenntnissen wird das Konzept zur automatisierten photogrammmetrischen Erfassung entwickelt und mögliche Sensoren hinsichtlich ihrer Eignung für eine technische Umsetzung untersucht und bewertet. Nach Auswahl der geeigneten Sensoren wird das Komplettsystem vorgestellt, welches dazu befähigt ist, kritische Bereiche bei der photogrammetrischen Erfassung selbstständig zu erkennen und daraus Steuerungsdaten für eine Roboternachführung abzuleiten. Zum Nachweis, wie diese kritischen Bereiche erkannt werden sollen, werden zunächst verschiedene Methoden vorgestellt und hinsichtlich ihrer Eignung untersucht. Die Eignung des ausgewählten Laserscanners soll anschließend experimentell bewiesen werden. Zur Fusion der einzelnen Sensoren untereinander wird anschließend auf die programmiertechnische Umsetzung näher eingegangen. Abschließend werden mit einem experimentellen Funktionsnachweis die Fähigkeiten des entstandenen Komplettsystems bewertet.

In der Anlauffabrik Montage der MBtech Group in Sindelfingen werden Versuchsfahrzeuge der Daimler AG in Kleinserien montiert. Da es sich um Fahrzeuge verschiedener Entwicklungsstadien und Reifegrade handelt, besitzen alle Projekte unterschiedliche Voraussetzungen und Anforderungen. Häufig sind die Montageschritte noch nicht vollständig dokumentiert, die Teileversorgung ist noch nicht lückenlos sichergestellt und Teile und Kabelsätze sind noch nicht passgenau so dass sie kurzfristig nachgearbeitet werden müssen. Aus diesen Gründen muss die Montagestruktur und -organisation flexibel gestaltet werden, um dynamisch auf Probleme und sich verändernde Herausforderungen reagieren zu können. Beispielhaft sind hier die Umpriorisierung und das Aus- und Einschleusen bereits im Montageprozess befindlicher Fahrzeuge zu nennen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist der Entwurf eines Montagelayouts, mit dem es stets möglich ist, die für das betreffende Projekt optimale Montagestruktur, ohne Auswirkungen auf benachbarte oder nachfolgende Montageprojekte, zu realisieren und effiziente Prozesse zu ermöglichen. Für die Kleinserienmontage kommen dabei vornehmlich Einzelplatz-, Gruppen- und Linienmontage sowie beliebige Kombinationen und Mischformen daraus in Frage. Ein weiterer Betrachtungspunkt ist das Thema Veränderungsfähigkeit, welches in kurzfristige Flexibilität und langfristige Wandlungsfähigkeit unterteilt wird. Vor allem die Wandlungsbefähiger Modularität, Universalität, Mobilität, Kompatibilität und Skalierbarkeit stehen hier im Fokus. Für eine effiziente und hohe Auslastung ist es wichtig, dass nur die Ressourcen von einem Projekt beansprucht werden, die tatsächlich zur Wertschöpfung und dem Fortschritt des Projekts beitragen. Besonders bei der Dimensionierung und Austaktung von verketteten Montagelinien sind Strategien und Maßnahmen zur Absicherung gegen Taktverluste und Ausfälle wichtig. Abschließend werden mehrere entwickelte Strukturvarianten mit unterschiedlich ausgeprägter Arbeitsteilung und Verkettung der Montagestationen vorgestellt und diskutiert. Es werden zudem neben den reinen Montageprojekten der Anlauffabrik mögliche Gestaltungsmaßnahmen für Sonderprojekte mit zusätzlichen Demontageumfängen, bei welchen besonders das Teilehandling an der Demontagestation eine Herausforderung darstellt, sowie Rohbauänderungen beleuchtet.

In der industriellen Bildverarbeitung spielen Kamerasysteme eine wichtige Rolle. Kamerasysteme in der industriellen Bildverarbeitung dienen besonders der Mess- und Prüftechnik. So können heutzutage die geometrischen Parameter wie z.B. der Abstand zwischen Kanten gemessen werden. Zur Ermittlung dieser geometrischen Parameter ist die Kontur ein wichtiger Faktor. Generell werden die Kanten vom Prüfobjekt als Merkmale dafür detektiert. Zur Kontrolle der geometrischen Messung ist es erforderlich, Algorithmen für das Messsystem einzusetzen. Mit Hilfe dieser Algorithmen ergeben sich die Positionen vom Prüfobjekt, z.B. wo ein Objekt in einem Bild anfängt und endet, sowie die Länge vom Prüfobjekt, mit dem Abstand zwischen zwei Kanten berechnen werden kann. Um die höhere Anforderung an der Maßgenauigkeit zu erfüllen, wird die subpixelgenaue Kantenextraktion verwendet. Diese Arbeit erzielt eine subpixelgenaue Bestimmung der Kantenorte. Aus diesem Grund wurde ein automatisiertes Verfahren zur subpixelgenauen Kantenextraktion entwickelt. Dieses Verfahren besteht aus der pixelgenauen Kantenextraktion und der subpixelgenauen Kantenextraktion. Die pixelgenaue Kantendetektion liefert eine Vorverarbeitung für die Weiterverarbeitung der Subpixelgenauigkeit. Zur Ermittlung der Kantenextraktion ist es notwendig, die Kantenrichtung und Kantennachbarschaft zu berücksichtigen. In dieser Arbeit werden die subpixelgenauen Kantenorte mittels eines Suchstra-hls berechnet. Dabei wird die Richtung des Suchstrahls mit Hilfe der Ermittlung der Kantenrichtung und Kantennachbarschaft bestimmt. Die Länge des Suchstrahls ist durch die Betrachtung des Grauwertverlaufs oder Gradienten-Verlaufs entlang des Suchstrahls zu definieren. Um ein geeignetes Verfahren festzulegen, werden hierbei die unterschiedlichen Verfahren verglichen. Als Ausgabe der Ergebnisse erfolgt das Verfahren in dieser Arbeit mit Hilfe einer geordneten subpixelgenauen Kantenkoordinatenliste.

Ein Teilgebiet der digitalen Bildverarbeitung ist die Beschreibung des Bildaufnahmekanals durch geeignete Kenngrößen. Diese Informationen sind sowohl für die Systemanalyse, als auch für den objektiven Vergleich verschiedener Bildsensoren von Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein automatisierter und parametrierbarer Prüfstand des Fachgebiets für Qualitätssicherung und industrielle Bildverarbeitung der TU Ilmenau bzgl. der temperaturabhängigen Dunkelstrommessung erweitert. Der Prüfstand ermöglicht die Evaluierung von Bildsensoren nach dem EMVA1288-Standard. Durch die systematische Beschreibung erfolgt ein gewisses Maß an einer Rückfaltung der bestimmten Bildsensorgrößen. Eine Verbesserung der Dynamik ist somit möglich. Der Prüfstand wird durch eine Klimakammer mit Temperaturregelung und Steuerung erweitert und durch die ein bestimmter Temperaturbereich gezielt abgefahren und gehalten werden kann. Des Weiteren wird ein monochromatisches Beleuchtungssystem entwickelt und die Strahlung, durch die Integration einer Ulbrichtkugel in das Gesamtsystem, homogenisiert.

Mit der Normenrevision DIN EN ISO 9001:2015 der International Standardization Organisation ergeben sich neue Anforderungen für Managementsysteme bei zertifizierten Unternehmen. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es in diesem Zusammenhang, für KMU relevante Managementsoftware zu sondieren, die den Anforderungen der neuen Norm gerecht werden und dabei möglichst kosteneffizient etabliert werden kann. Im Anschluss an den Sondierungsprozess wurde die ausgewählte Softwarealternative bei der MetraLabs GmbH zunächst testweise implementiert, um zum einen die Funktionsweise zu testen und zum anderen um einen komplexen Prozess beispielhaft abzubilden. Um den Einstieg in die Thematik der Qualität für die Organisation MetraLabs zu erleichtern, beschäftigt sich diese Arbeit im ersten Teil mit den normativen und strategischen Aspekten der Qualität. Diese wurden in ihre Bestandteile zerlegt und in relevanten Einzelheiten erklärt. Anhand dieser Einzelheiten wurden verschiedene Merkmale identifiziert und diese in zwei Extrempositionen unterteilt. Folgend wurde hieraus der Soll-Stand bezüglich jeder der Merkmale entwickelt, wodurch die Sichtweise auf eine gesamtheitliche Qualitätsthematik erleichtert wird. Folgend wurden diese Merkmale im Soll-Stand mit den aktuell vorliegenden Bedingungen im Unternehmen, dem Ist-Stand, gegenübergestellt. Anhand der Gegenüberstellung sind jene Tätigkeitsfelder identifiziert worden, in denen die Organisation weiterhin Handlungsbedarf hat, um eine ganzheitliche Sichtweise auf Qualität im Unternehmen vollständig zu implementierten. Im Anschluss daran sind bespielhaft Handlungsempfehlungen angeführt worden, welche die Unzulänglichkeiten in den angeführten Teilbereichen beheben können. Im Sinne dieser ganzheitlichen Betrachtung wurde im Rahmen dieser Arbeit das Prozesssystemhandbuch entwickelt. Dieses enthält grundlegende Informationen im qualitätsbezogenen Kontext in Bezug auf MetraLabs. Außerdem soll es als Einstieg in Prozessdokumentation der Organisation dienen, diese standardisieren und vereinfachen. In den weiteren Ausführungen der Arbeit wird der Leser in den Kontext der QMS näher eingeführt. Dabei spielen vor allem aktuelle Rahmenbedingungen für QMS, sowie die Motive für die Einführung eine besondere Rolle. Weiterhin wird in diesem Bereich die Implementierung eines integrierten QMS bei MetraLabs thematisiert. Dazu wurden zunächst am Markt erhältliche Lösungen, die zur Realisierung der Anforderungen der ISO 9001:2015 als QMS dienen, sondiert und auf ihre grundlegende Tauglichkeit geprüft. Anhand dieser ersten Prüfung ließen sich drei alternative Lösungen identifizieren, welche im weiteren Verlauf einer Nutzwertanalyse zugeführt wurden. Als Ergebnis der Analyse wurde die favorisierte Softwarealternative testweise installiert, den Innovationsprozess und dessen Teilprozesse als grundlegende Attribute der Organisation abzubilden. Der ausgewählte Innovationsprozess bildet den als beispielhaft abgeleiteten Prozess des Unternehmens und wurde in Abstimmung mit der Geschäftsleitung entwickelt. Dieser ist vor allem aufgrund seiner erhöhten Komplexität besonders für die Testimplementierung geeignet. In der weiteren Erstellung des Prozesses liefert die Arbeit einen Einblick in die Ein- und Ausgangsgrößen sowie die Prozessbeteiligten.