Lehrveranstaltungen zur Messtechnik

Enthalten in dem Praktikum: Praktikum Grundlagen der Messtechnik (GMT PR)

Die Ermittlung der mechanischen Spannungen in Bauteilen ist unentbehrlich bei Bauteiloptimierungen, Sicherheitsnachweisen, Überwachungsaufgaben, technologischen Untersuchungen und der Verifizierung von Simulationen für die Lösung von Festigkeitsproblemen mit der Finite Elemente Methode. Auch im Aufnehmerbau für Kraft, Masse, Druck und Drehmoment spielt die Dehnungsmessung eine wichtige Rolle. Da sich mechanische Spannungen nicht direkt messen lassen, werden diese mittels der am Bauteil auftretenden Dehnungen ermittelt. Ein leistungsfähiger, einfach handhabbarer, kostengünstiger und sehr verbreiteter Aufnehmer für die Dehnungsmessung ist der Dehnungsmessstreifen (DMS).

In dem Versuch Dehnungs- und Spannungsmessungen sollen sowohl Grundlagen, Einsatzmöglichkeiten als auch die konkrete Berechnung der aufgebrachten Spannungen erlernt und angewendet werden. Die Ziele des Versuchs sind die Leistungsfähigkeit, die Einsatzmöglichkeiten der DMS-Technik und die Vorgehensweise bei der Applikation von DMS kennen zu lernen, die Funktionsweise der angewendeten Messtechnik, die Einflüsse auf das Messergebnis und deren Bewertung zu verstehen und die Berechnung der Spannungen aus den gemessenen Dehnungen zu beherrschen.

Enthalten in dem Praktikum: Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

Im Bereich der Längenmesstechnik erreichen interferometrische Verfahren eine Auflösung im Subnanometerbereich bei gleichzeitig sehr großen Messbereichen. Aus diesem Grund werden interferometrische Verfahren vor allem in der Mikro- und Nanomesstechnik häufig als Längenmessverfahren eingesetzt.
Ziel des Praktikumsversuchs zur interferometrischen Längenmesstechnik ist es, einen Einblick in die Funktion eines Michelson-Interferometers und dessen Verwendung in der Längenmesstechnik zu bekommen und diese durch praktische Messungen an einem Abbe-Komparator zu verstehen. Hierfür wurde ein am Lehrstuhl vorhandener, historischer Abbe-Längenkomparator um ein modernes Michelson-Interferometer erweitert. Die Studierenden lernen nicht nur den Abbe-Komparator und das Prinzip, auf dem dieses Messgerät basiert theoretisch kennen, sondern auch die physikalischen und ingenieurstechnischen Grundlagen der interferometrischen Messtechnik. Anhand von praktischen Messungen wird die Auswertung des Interferenzsignals nachvollzogen und verifiziert. Durch das Vermessen des Maßstabs des Abbe-Komparators und das Vermessen eines Endmaßes wird der Einfluss der Temperatur auf die beiden Messgeräte verdeutlicht. Anschließend wird ein Fehler zweiter Ordnung durch Verkippung des Endmaßes erzeugt und untersucht.

Enthalten in dem Praktikum: Praktikum Grundlagen der Messtechnik (GMT PR)

Die Längenmesstechnik ist von zentraler Bedeutung in der Fertigungsmesstechnik, einem Teilbereich der allgemeinen Messtechnik, der sich mit den im Rahmen der mechanischen Produktionsprozesse zu erbringenden Messtätigkeiten beschäftigt. Die Grundaufgabe der Fertigungsmesstechnik besteht in der Festlegung, ob ein Messobjekt bestimmte Anforderungen erfüllt. Anforderungen hinsichtlich der Gestalt eines Bauteils sind in der Geometrischen Produktspezifikation festgelegt. Durch die Erfassung des abweichungsbehafteten Bauteils lässt sich dessen Maßhaltigkeit überprüfen.

Ziel dieses Versuches ist es, grundlegendes Wissen über die Längenmesstechnik zu vermitteln. Hierzu wird zunächst theoretisch auf die in diesem Zusammenhang wichtigsten Abweichungsursachen eingegangen. Die induktive und optisch inkrementelle Längenmesstechnik werden anhand zweier Messtaster praktisch nähergebracht. Die beiden Messtaster werden unter Verwendung unterschiedlicher Messmethoden und Messobjekte verglichen und Einflussgrößen auf die Messergebnisse untersucht. Eine sehr wichtige Rolle in der Längenmesstechnik spielen Maßverkörperungen, daher wird in diesem Praktikum der richtige Umgang mit Parallelendmaßen erlernt. Als Messobjekt dient unter anderem ein Piezoaktor. Piezoaktoren werden beispielsweise für hochgenaue Positionieraufgaben eingesetzt und sind damit auch für die Fertigungsmesstechnik von hoher Relevanz. Nach theoretischer Behandlung des reziproken piezoelektrischen Effekts als Grundlage eines solchen Aktors wird das Ansprechverhalten eines Aktors im praktischen Teil charakterisiert.

Enthalten in dem Praktikum: MATLAB-Praktikum (MATLAB PR)

Den Studierenden werden anhand von messtechnischen Fragestellungen Programmiertechniken in MATLAB vermittelt. Dazu zählen die Filterung von Messdaten mittels Fourier-Analyse, das Lösen von Differenzialgleichungen mittels Symbolischem Rechnen sowie Messunsicherheitsbestimmung mittels Monte-Carlo Simulation.

Enthalten in dem Praktikum: Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

Haupteinsatzgebiet sämtlicher Rastersondenverfahren ist derzeit die Analytik und qualitative Abbildung kleinster Strukturen in der Materialforschung, Qualitätskontrolle im Präzisions- und Halbleiterbereich und in der mikrobiologischen Forschung. Interessant für die Messtechnik ist das herausragende laterale Auflösungsvermögen (Strukturauflösung) der Rastersondenverfahren, welches praktisch alle anderen geometrischen Messverfahren übertrifft.

In diesem Versuch sollen die Möglichkeiten und Prinzipien der Rastersondenverfahren an einem ausgewählten Verfahren, der Rastertunnelmikroskopie, verdeutlicht werden. Den Praktikumsteilnehmern werden die Grenzen der Messtechnik und die Besonderheiten der Mikro- und Nanomesstechnik vermittelt. Praktisches Ziel ist die Darstellung und messtechnische Erfassung kleinster Strukturen (< 0,5 μm) bis hin zu einzelnen Atomen.

Enthalten in den Praktika: Praktikum Grundlagen der Messtechnik (GMT PR), Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

Laser werden aufgrund ihrer exzellenten Eigenschaften vielfältig für Messungen in der Fertigungsmesstechnik eingesetzt. Laserstrahlung zeichnet sich durch hohe Intensität, geringe Strahldivergenz und zeitliche und räumliche Kohärenz aus. Diese Eigenschaften bieten Vorteile für die Anwendung von Laserstrahlung für die Messung geometrischer Größen an Werkstücken.

Ziel dieses Versuchs ist es, den Laser und eine CCD-Kameratechnologie als Messwerkzeug in der optischen Messtechnik und die Interferenz als physikalische Grundlage für das Messen von Längen kennen zu lernen. Im Versuch werden die Beugungseigenschaften von regelmäßigen Objekten untersucht.

Enthalten in den Praktika: Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

In vielen Fertigungsbereichen spielt die Erfassung dimensionaler Messgrößen im Bereich einiger weniger Mikrometer eine entscheidende Rolle. Dabei sind das Wissen über die fundamentalen Einflüsse auf das Messergebnis und eine Messunsicherheitsbetrachtung unabdingbar.

Ziel des Versuches ist es, grundlegende Kenntnisse der optischen Messtechnik und deren Anwendungsmöglichkeiten zu erlangen. Durch einen einleitenden Theorieteil werden die physikalischen und technischen Grundlagen vorgestellt. Danach werden mittels Werth Videocheck IP 250 und integrierter Bildverarbeitung in der Gruppe mehrere Messaufgaben gelöst. Unterschiedliche Beleuchtungs- und Auswertestrategien werden angewendet und diskutiert. Abschließend wird eine Messunsicherheitsbetrachtung nach GUM („Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement“) durchgeführt und dokumentiert.

Enthalten in den Praktika: Praktikum Grundlagen der Messtechnik (GMT PR), Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

(im Aufbau)

Enthalten in den Praktika: Praktikum Grundlagen der Messtechnik (GMT PR), Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

Die Winkelmesstechnik ist ein wichtiger Bestandteil der Fertigungsmesstechnik, die z. B. zur Überprüfung der geometrischen Produktspezifikation eingesetzt wird. Um sehr kleine Winkel (bis ca. 1°) zu messen, die mit bloßem Auge kaum erkennbar sind, kann ein Autokollimator bzw. Autokollimationsfernrohr (AKF) verwendet werden. AKF sind hochgenaue optische Winkelmessgeräte, deren zugrundeliegendes Messprinzip mit Hilfe der geometrischen Optik erklärbar ist. Meist finden sie Anwendung in der Kalibrier- und Messtechnik der optischen Industrie sowie im Maschinenbau. Mit einem AKF kann festgestellt werden, ob eine Führungsschiene eben ist, ein Teil eines Bearbeitungssystems kalibriert werden muss, Maschinenachsen gieren oder die Parallelität von Maschinenbetten gegeben ist.

Das Praktikum „Winkelmesstechnik anhand eines Autokollimationsfernrohrs“ soll die Grundlagen der optischen Winkelmesstechnik übermitteln. Ziel dieses Versuchs ist es, sowohl die Vorteile und Grenzen der Winkelmesstechnik, als auch das breite Anwendungsspektrum von Autokollimatoren näher zu bringen. Konkret werden neben der Genauigkeit des Messgeräts die Parallelität von Glasobjektträgern und der Keilwinkel eines optischen Präzisionsbauteils überprüft. Weiterhin wird die Durchbiegung eines unterschiedlich gelagerten Balkens mit der Theorie verglichen und die Geradlinigkeit einer Präzisions-Positioniervorrichtung überprüft.

Enthalten in den Praktika: Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

Die Röntgen-Computertomografie ist ein etabliertes Bildgebungs- und Messverfahren in der Medizin sowie der zerstörungsfreien Materialprüfung. Seit einigen Jahren wird diese Technik auch vermehrt im Rahmen der dimensionellen Messtechnik eingesetzt, da sie mit der Möglichkeit der zerstörungsfreien Messung von kompletten Bauteilen inklusive innerer Strukturen große Vorteile gegenüber anderen metrologischen Verfahren bietet. Dies ist insbesondere im Hinblick auf immer komplexere Bauteilstrukturen relevant, um bei deren Produktion eine kostengünstige Qualitätskontrolle zu ermöglichen.

In diesem Praktikum sollen die Studierenden Einblicke in dieses aktuelle Gebiet der dimensionellen Messtechnik erhalten und ein Grundverständnis sowohl für die Funktionsweise eines Röntgen-Computertomografen als auch für die messtechnische Auswertung der Volumen- bzw. Oberflächendaten entwickeln.

Dieses Praktikum befindet sich momentan noch im Aufbau.

Enthalten in den Praktika: Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

Die Streifenlichtprojektionmessung als optisches Messverfahren ist ein sehr robustes und schnellen Verfahren zur berührungslosen Oberflächenerfassung von Bauteilen, welche in verschiedenen Anwendungsbereichen der Industrie und Forschung Verwendung finden. Gerade komplexe Oberflächenstrukturen können mit diesem Messsystem sehr schnell und präzise erfasst werden.

Ziel des Versuchs ist es, grundlegende Kenntnisse der Streifenlichtprojektionsmesstechnik und dessen Anwendungsmöglichkeiten zu erlangen. Durch einen einleitenden Theorieteil werden die physikalischen und technischen Grundlagen vorgestellt, um danach anhand mehrerer Messaufgaben das Messverfahren in der Praxis kennenzulernen. Dabei werden die Vorteile der Streifenlichtprojektionsmesstechnik wie auch die technischen Einschränkungen des Verfahrens aufgezeigt. Der Versuch wird durch verschiedene praktische Übungsaufgaben zur Vertiefung des erlernten Wissens abgerundet.

Enthalten in den Praktika: Praktikum Grundlagen der Messtechnik (GMT PR), Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

In der Konstruktion wird die Gestalt des Werkstücks unter Berücksichtigung zulässiger Abweichungen (Toleranzen) festgelegt. Die Fertigung ist bemüht die Forderungen aus der Konstruktion zu erfüllen. Die Messtechnik hat die schwierige Aufgabe, festzustellen, ob das gefertigte Werkstück tatsächlich diesen Anforderungen genügt. Dies schließt in der Regel das messtechnische Ermitteln des Wertes der entsprechenden Gestaltkenngröße und den Vergleich mit der Konstruktionsvorgabe ein.

Eine mögliche Gestaltkenngröße, welche in der internationalen Normenfamilie der Geometrischen Produktspezifikation und –verifikation zur Spezifikation eines Werkstücks vorgegeben ist, ist die Form. Im Rahmen dieses Versuchs sollen am Beispiel der Rundheitsprüfung eines zylindrischen Werkstücks verschiedene Verfahren theoretisch vorgestellt und praktisch angewandt werden. Hierbei lassen sich insbesondere die Unterschiede, Grenzen, sowie Vor- und Nachteile der Verfahren erfahren.

Enthalten in den Praktika: Fertigungstechnisches Praktikum I (FTP I), Praktikum Fertigungsmesstechnik (FMT PR)

In der Koordinatenmesstechnik wird die Gestalt eines Bauteils (d. h. dessen Geometrie) mit dem Ziel erfasst, eine Konformitätsprüfung durchzuführen. Dabei wird beurteilt, ob das gefertigte Bauteil den Vorgaben aus der Technischen Zeichnung entspricht und somit z. B. ausgeliefert werden darf. Hierzu muss zuerst die Prüfaufgabe analysiert und die Prüfung geplant werden. Die Gestalt des zu prüfenden Werkstücks wird dann punktweise in einem konstruktiv und gerätetechnisch vorgegebenen Koordinatensystem erfasst. Dabei können Einzelpunkte angetastet werden oder das Werkstück im Scanningverfahren linienhaft erfasst werden. Anschließend werden Standardgeometrien nach verschiedenen Auswertekriterien berechnet. Zum Abschluss werden die gemessenen Prüfgrößen mit den Vorgaben verglichen und unter Berücksichtigung der erlaubten Toleranzen und der Messunsicherheit ein Prüfergebnis ermittelt. Neben dieser beschriebenen Prüfung von Standardgeometriemerkmalen ist auch eine Prüfung von Freiformflächen mit taktilen Koordinatenmessgeräten möglich.
Ziel des Praktikumsversuchs ist es, Grundlagenwissen zur Koordinatenmesstechnik zu erlangen und anhand von verschiedenen Messaufgaben mit einem handgeführten Koordinatenmessgerät anzuwenden. Dabei werden Merkmale, wie die Lage, der Abstand oder die Rechtwinkligkeit verschiedener Geometrieelemente einer Prüfplatte untersucht. Abschließend wird anhand eines Lehrrings und eines Dreibogengleichdick der Vorteil der Möglichkeit einer Vielpunktmessung mit dem handgeführten Koordinatenmessgerät gegenüber einer Zweipunktmessung mit einem Messschieber verdeutlicht.

Enthalten in den Praktika: Fertigungstechnisches Praktikum I (FTP I), Praktikum Grundlagen der Messtechnik (GMT PR)

In vielen ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen werden für das Beherrschen technischer Abläufe Informationen über die Temperatur von Prozessen benötigt. Um aussagekräftige Messergebnisse zu erhalten, kommt es darauf an, entsprechend den gegebenen Bedingungen und Anforderungen ein geeignetes Messverfahren auszuwählen und den Messaufbau so zu gestalten, dass Einflüsse auf das Messergebnis möglichst minimiert werden. Das Wissen um diese Einflussgrößen ist für präzise Messungen und eine Interpretation der Messergebnisse unbedingt erforderlich.

Ziel dieses Versuchs ist es, grundlegendes Wissen über verschiedene Messprinzipien zur Temperaturmessung zu vermitteln. Es sollen Kenntnisse über die spezifischen Eigenschaften von Thermoelementen, Widerstandsthermometern und Pyrometern sowie über Einflussgrößen auf die Messergebnisse und Möglichkeiten zu ihrer Reduzierung erlangt werden. Durch diesen Versuch soll Verständnis für die Verfahren der Temperaturmessung, ihre Einsatzgebiete und ihre Einschränkungen vermittelt werden.