Beitrag zur automatisierbaren Messunsicherheitsentwicklung in der Präzisionskoordinatenmesstechnik mit Bildsensoren

Weißensee, Karina

The confidence in the comparability of measurement results is of great importance in national trade and international exchange of goods. The comparability of measurement results is expedient only if the measurement uncertainty is compared too and if the measurement uncertainty is determined under a uniform procedure. For the measurement of geometrical features precision coordinate measuring machines with visual sensors are widely used and important due to their large scope of application, their short measurement time, their contactless operation mode, their large operating distance, their concomitant large measuring range and their flexibility in the measurement of different workpieces. In this work, a new method of measurement uncertainty estimation of dimensional measurements on a precision coordinate measuring machine using visual sensors and image processing is proposed. The digital image of the unit under test is the prerequisite of any dimensional measurement with visual sensors. Therefore, the newly developed method is based on knowledge about the quality of the image. Significant image information in combination with measurement results of supplemental experiments in preliminary investigations is applied for the estimation of the measurement uncertainty. The image quality to each measuring scene is compatibly quantified. During the detection of a coordinate point a vector of defined image parameters, as carrier of the significant image information, is ascertained and the model for uncertainty estimation is adequately adapted. The proposed method lays the foundations for the automated indication of a complete measurement result consisting of the best estimate and the expanded measurement uncertainty for practical precision coordinate measurements with visual sensors. The knowledge-based estimated measurement uncertainty by this means enables the user the evaluation of the reliability of the indicated measurand and the comparability of several measurements without the realisation of extensive supplemental experiments. It could be shown, that the novel method gives estimates of measurement uncertainty which are practicable and widely-agreed with experimental effectuated uncertainty declarations. The presented results can be applied in any kind of dimensional image-based measurements using visual sensors.

Das Vertrauen in die Vergleichbarkeit von Messergebnissen ist von enormer Bedeutung für den internationalen Handel und Warenaustausch. Die Vergleichbarkeit von Messergebnissen ist nur dann sinnvoll, wenn auch die Messunsicherheit verglichen und nach gleichen Methoden ermittelt wird. Präzisionskoordinatenmessgeräte mit Bildsensoren sind für die Messung geometrischer Prüfmerkmale aufgrund ihres großen Einsatzbereichs, ihrer niedrigen Messzeit, ihrer berührungslosen Arbeitsweise, ihres großen Arbeitsabstands, ihres damit verbundenem großen Messbereichs und ihrer Flexibilität bei der Messung verschiedenster Werkstücke weit verbreitet und bedeutsam. In dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Messunsicherheitsermittlung von Längenmessungen an Präzisionskoordinatenmessgeräten mit Bildsensoren in Verbindung mit digitaler Bildverarbeitung vorgestellt. Das digitale Bild des Messobjekts ist die Voraussetzung jeder geometrischen Messung mit Bildsensoren. Die neu entwickelte Methode basiert daher auf dem Wissen über die Qualität des Bildes. Zur Schätzung der Messunsicherheit werden signifikante Bildinformationen in Kombination mit Messresultaten aus Wiederholmessungen von Voruntersuchungen herangezogen. Adaptiv wird zu jeder Messszene die Bildqualität quantitativ erfasst. Während der Detektion eines Koordinatenpunktes wird ein Vektor definierter Bildkenngrößen, als Träger signifikanter Bildinformationen, bestimmt und das Modell zur Messunsicherheitsschätzung adäquat angepasst. Die vorgestellte Methode schafft die Voraussetzungen für die automatisierte Angabe eines vollständigen Messergebnisses bestehend aus bestem Schätzwert und erweiterter Messunsicherheit für praxisnahe Präzisionskoordinatenmessungen mit Bildsensoren. Die auf diese Weise wissensbasiert geschätzte Messunsicherheit ermöglicht dem Anwender die Bewertung der Zuverlässigkeit des angezeigten Messwerts und die Vergleichbarkeit mehrerer Messungen ohne empirische Berechnungen auf der Basis aufwändiger Wiederholmessungen durchführen zu müssen. Es konnte gezeigt werden, dass die neue Methode Schätzwerte für die Messunsicherheit liefert, die praktikabel sind und weitgehend mit experimentell erzielten Messunsicherheitsangaben übereinstimmen. Die dargelegten Ergebnisse können für jede Art von Längenmessungen mit Bildsensoren angewendet werden.

Auch im Buchhandel erhältlich: Beitrag zur automatisierbaren Messunsicherheitsentwicklung in der Präzisionskoordinatenmesstechnik mit Bildsensoren / von Karina Weißensee. - Berlin : epubli GmbH, 2011. -XIII, 136 S. ISBN 978-3-8442-0177-2 Preis:22,00 €

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Weißensee, Karina: Beitrag zur automatisierbaren Messunsicherheitsentwicklung in der Präzisionskoordinatenmesstechnik mit Bildsensoren. 2011.

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