Optimierung des Verfahrwegs eines Koordinatenmessgeräts

Im Jahr 2014 wurde im Rahmen einer Bachelor- sowie einer Studienarbeit ein Prototyp zur automatischen Bestimmung von Verfahrwegen für Koordinatenmessgeräte entwickelt. Mit Hilfe dieser Verfahrwege können Koordinatenmessgeräte Messpunkte einer vorgegebenen Liste, nacheinander abfahren. Die Verfahrwege werden vom Prototyp als Abfolge von Wegpunkten auf der Oberflache eines CAD-Modells ausgegeben. Neben der Berechnung des Verfahrwegs konnte der Prototyp den Verfahrweg auch von der Werkstuckoberfläche abheben. Bei spitz zulaufenden Oberflächenstrukturen wurde der Verfahrweg jedoch in ungünstige Richtungen angehoben, sodass Kollisionen mit dem Werkstück nicht ausgeschlossen werden konnten. Aufgrund dessen soll der bestehende Anhebealgorithmus im Rahmen dieser Bachelorarbeit durch einen neuen Algorithmus ausgetauscht werden. Ein weiteres Ziel der Arbeit ist es, die Messzeit weiter zu verkürzen und den Prototyp so weit zu verbessern, dass er als Showcase für Kundendemonstrationen eingesetzt werden kann.
Der Verfahrweg wurde entlang der Polygonnormalen solchermassen um einen einstellbaren Abstand angehoben, dass ein Mindestabstand von der Werkstückoberfläche garantiert werden kann. Um die Messdauer zu verringern, wurde die Lange des Verfahrwegs verkürzt, indem überflüssige Wegpunkte entfernt wurden. Dabei musste die Einhaltung des Mindestabstandes zum Werkstuck sichergestellt werden, was durch den Einsatz eines Collision Detection Verfahrens erreicht wurde. Durch das Entfernen überflüssiger Wegpunkte aus dem Verfahrweg wird eine besonders geradlinige Strecke gefunden, wodurch insbesondere auch Verfahrwegsegmente abgekürzt werden, die aus konkaven Regionen auf der Modelloberfläche hervorgegangen sind. Die Dauer einer Messung wird neben der Verfahrweglange auch von der Zeit für ,,Messkopfschwenks” wesentlich beeinflusst. Jeder Messpunkt hat eine definierte Messrichtung und kann nur von bestimmten ,,Tasterrichtungen” vermessen werden, welche durch zeitaufwendige Messkopfschwenks eingestellt werden müssen. Um die totale Anzahl Messkopfschwenks zu verringern, werden jetzt die für einen Messpunkt erlaubten Tasterrichtungen in die Berechnung des Verfahrwegs mit einbezogen. So werden Messpunkte, zwischen denen kein Messkopfschwenk nötig ist, nacheinander abgefahren.
Dank der neu entwickelten Algorithmen berechnet der Prototyp einen kürzeren Verfahrweg, der weniger Messkopfschwenks beinhaltet als zuvor. Ausserdem wird der Verfahrweg nun so vom Modell angehoben, dass ein Mindestabstand garantiert werden kann. Zusätzlich zu diesen algorithmischen Verbesserungen wurde der Prototyp durch Erweiterungen der Benutzerschnittstelle ausgebaut. Diese erlauben es, die inneren Vorgänge des Prototypen in Requirementdiskussionen mit Kunden der Wenzel Metromec zu veranschaulichen.