Das Labor für Optische 3D-Messtechnik und Computer Vision ist neben der Lehre stark in der Forschung verankert. So laufen in Zusammenarbeit mit mehreren Einrichtungen (Forschungszentrum Allgäu, Bihler, Institut für Technische Optik an der Universität Stuttgart, Frankenguss) verschiedene Forschungsprojekte im Themenbereich Inline Inspektion im Fertigungsprozess.
aktuelle Projekte
Q-Process – Datengetriebene Qualitätsermittlung und Prozesssteuerung in der Bauteilfertigung
Q-Process entwickelt eine einheitliche, durchgängige und modellbasierte Methode zur Optimierung und Regelung von Bearbeitungsprozessen in der Bauteilfertigung.
Die Prozesskette vom Rohmaterial bis zum fertig bearbeiteten Bauteil wird basierend auf Prozess- und Qualitätsdaten aller Prozessschritte vollständig als datengetriebenes Modell abgebildet. Mit diesem "digitalen Zwilling" werden Prozesssteuerungskonzepte hinsichtlich Effizienz und Flexibilität optimiert.
ChromaCAM – Chromatic Confocal Areal Metrology
Das chromatisch konfokale Messverfahren ist eine in der Industrie und Forschung gut etablierte optische Messtechnik, die es erlaubt, eine schnelle Punkt- oder Linientopographiemessung einer Oberfläche durchzuführen. Eine vollflächige Messung von Oberflächen ist jedoch, nach aktuellem Stand der Technik, immer mit einem mechanischen Scan – entweder des Objekts, des Instruments oder der optischen Komponenten – verknüpft, was zu signifikanten Einschränkungen z.B. bezüglich der Messdauer, der Vermessung dynamischer Oberflächen oder dem Einsatz von handgeführten Messapparaturen führt.
abgeschlossene Projekte
Miniaturisierung optischer Inline 3D Oberflächenmesstechnik
Die Größe von aktuellen optischen Oberflächenmesssensoren ist durch Einschränkungen in der Herstellung von optischen Komponenten begrenzt. Durch hohe Taktraten und Bauraumlimitierungen sind für In-situ Inspektion und Überwachung von Fertigungsprozessen miniaturisierte und echtzeitfähige Messsysteme notwendig. In diesem Projekt werden, durch die Anwendung von Zwei-Photonen-Lithographie zur Fertigung von hoch miniaturisierten Freiformoptiken, verschiedene miniaturisierte 3D Oberflächensensoren entwickelt.
Inline-Messung der Schnittflächenkenngrößen innerhalb eines Stanz-Prozesses
In diesem Projekt wird ein berührungsloses, optisches Messverfahren zum Erfassen einer durch Stanzen erzeugten Kontur, insbesondere der Schnittflächenkenngrößen, entwickelt. Die Erfassung der Daten durch das Messverfahren erfolgt in den Prozess integriert und soll ohne Entnahme der Bauteile erfolgen. Weiterhin ist diese besonders gekennzeichnet dadurch, dass neben der 2D-Information auch eine 3D-Information aufgezeichnet wird. Die Auswertung der Messdaten soll ebenfalls echtzeitfähig sein.
Inline Messung von Werkzeugoberflächen bei schnell rotierenden Teilen
Der Wunsch schnell rotierende Teile dreidimensional vermessen zu können liegt nahe, da in vielen Fertigungsprozessen Werkzeuge oder auch Werkstücke mit schnellen Rotationsgeschwindigkeiten drehen. Zu diesen Fertigungsprozessen gehört zum Beispiel Fräsen, Schleifen oder auch das an der Hochschule Kempten entwickelte RQS-Schweißen. Wenn der Zustand dieser Bearbeitungswerkzeuge im laufenden Prozess gemessen werden kann, würde dies ein großer Vorteil für die Qualität der Werkstücke, sowie den effizienten Austausch der Werkzeuge mit sich bringen.
CastCode – Gussteilmarkierung
Um Gussteile in der Serienproduktion individuell zu identifizieren, bedarf es einer eindeutigen Kennzeichnung, die zu einem späteren Zeitpunkt ausgelesen werden kann. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird in Verbindung mit verschiedenen Industriepartnern ein System zur individuellen Gussteilmarkierung entwickelt. Der Code wird dabei schon im Formkasten erzeugt und folglich nach dem Abguss auf der Gussteiloberfläche abgebildet. Mithilfe einer optischen Erfassung und nachgelagerter Bildverarbeitung lässt sich das Gussteil eindeutig identifizieren und so seinen Produktionsbedingungen zuordnen.
Publikationen
2023
Prause, K., Herkommer, A. M., & Layh, M. (2023). Toward areal chromatic confocal metrology. Optical Engineering, 62(3), 034101.
https://doi.org/10.1117/1.OE.62.3.034101
2022
Beck, M., Layh, M., Nebauer, M., & Pinzer, B. R. (2022). A novel tracking system for the iron foundry field based on deep convolutional neural networks. Journal of Intelligent Manufacturing, 33(7), 2119–2128.
https://doi.org/10.1007/s10845-022-01970-9Prause, K., Pinzer, B. R., Herkommer, A., & Layh, M. (2022). Verification of a single-shot high speed aerial chromatic confocal metrology sensor. In L. E. Busse & Y. Soskind (Hrsg.), Photonic Instrumentation Engineering IX (Bd. 12008, S. 120080G). SPIE.
https://doi.org/10.1117/12.2607451
2021
Liebrich, A., Langowski, H. C., & Pinzer, B. R. (2021). Thickness ‐ Dependent Permeation Properties of Quenched and Standard Laser ‐ Sintered Polyamide 12 Sheets. Polymers, 13(603).
https://doi.org/10.3390/polym13040603Liebrich, A., Langowski, H.-C., Schreiber, R., & Pinzer, B. R. (2021). Effect of thickness and build orientation on the water vapor and oxygen permeation properties of laser-sintered polyamide 12 sheets. Rapid Prototyping Journal, ahead-of-print(ahead-of-print), 1030–1040.
https://doi.org/10.1108/rpj-05-2020-0101Lorenz, M., Menzl, M., Donhauser, C., Layh, M., & Pinzer, B. R. (2021). Optical inline monitoring of the burnish surface in the punching process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 12–14.
https://doi.org/10.1007/s00170-021-07922-6Prause, K., Herkommer, A., Pinzer, B. R., & Layh, M. (2021). Single-shot high speed aerial chromatic confocal metrology sensor. Optical Engineering, 60(12), 1-- 12.
https://doi.org/10.1117/1.OE.60.12.124110
2020
- Korbinian Prause, Simon Thiele, Alois M. Herkommer, Harald Giessen, Bernd Pinzer, & Michael Layh. (2020). Highly miniaturized endoscopic spatial confocal point distance sensor. Optical Engineering, 59(3), 035102.
https://doi.org/10.1117/1.OE.59.3.035102
- Michael Beck, Fabian Linkerhägner, Bernd Pinzer, “CastCode - Gussteilrückverfolgbarkeit an automatischen Formanlagen”, Giesserei - Special Forschung und Innovation, Ausgabe 01/2020,
> [Link]
- Marvin Sandt, Michael Beck, Fabian Linkerhägner, Dierk Hartman, Michael Layh, Bernd Pinzer, "CastCode - Gussteilrückverfolgbarkeit an atuomatischen Formanlagen", GIESSEREI SPECIAL, 01/20
- Liebrich, A., Langowski, HC., Schreiber, R., Pinzer, B. (2020). Permeation Properties of Laser-Sintered Polyamide 12 Sheets in Comparison to an Extruded Polyamide 12 Film. In: Hopmann, C., Dahlmann, R. (eds) Advances in Polymer Processing 2020. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg.
https://doi.org/10.1007/978-3-662-60809-8_21
2019
Korbinian Prause, Simon Thiele, Alois M. Herkommer, Harald Giessen, Bernd Pinzer, & Michael Layh. (2020). Highly miniaturized endoscopic spatial confocal point distance sensor. Optical Engineering, 59(3), 035102.
https://doi.org/10.1117/1.OE.59.3.035102- Liebrich, A., Langowski, H. C., Schreiber, R., & Pinzer, B. R. (2019). Porosity distribution in laser-sintered polymeric thin sheets as revealed by X-ray micro tomography. Polymer Testing, 76, 286–297.
https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.02.014
- Marvin Sandt, Michael Beck, Fabian Linkerhägner, Dierk Hartman, Michael Layh, Bernd Pinzer, "Forschungsgebiet "Prozessmonitoring" an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten", GIESSEREI, 08/2019
