Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Cornelia Eschelbach
Tel: +49 (0) 69 1533-2356

Dipl.-Ing. (FH) Michael Lösler
Tel: +49 (0) 69 1533-2784

Kontakt

Frankfurt University of Applied Sciences — Fachbereich 1

Labor für Industrielle Messtechnik
Gebäute 9, Raum 201

Nibelungenplatz 1
D-60318 Frankfurt am Main

Transferzentrum

Transferzentrum Angewandte Geodäsie im Steinbeis-Verbund
http://applied-geodesy.org

Laboratory for Industrial Metrology

Labor für Industrielle Messtechnik

Industrielle Messtechnik

Die industrielle Messtechnik (Metrologie) umfasst Methoden und Messverfahren zur Bestimmung von geometrischen und physikalischen Größen wie bspw. Länge, Winkel, Temperatur oder Druck und deren Unsicherheiten und ggf. Abhängigkeiten untereinander. Da die gesuchte Größe mitunter nicht direkt messbar ist, kommen in der industriellen Messtechnik direkte und indirekte Bestimmungsverfahren zum Einsatz.

Lösungen entwickeln

Auswertung eines Ingenieurnetzes
Netzausgleichungssoftware Java Graticule 3D

Neben der Erfassung von Messdaten bildet die sachgerechte Auswertung und Analyse eine der Schlüsselkompetenzen des Labors für Industrielle Messtechnik. Insbesondere für Spezialanwendungen werden individuell zugeschnittene Auswertestrategien entworfen, Lösungsalgorithmen entwickelt und implementiert.

Die Auswerteprozesse vieler Anwendungen erfordern statistische Analysemethoden zur Beurteilung der Qualität der abgeleiteten Größen und Parameter. Neben der klassischen Ausgleichungsrechnung gehören rekursive Schätzverfahren und das Kalman-Filter zu den eingesetzten Werkzeugen bei der Parameterschätzung. Selbstverständlich werden Messunsicherheiten in Anlehnung an den Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement; GUM) ermittelt und berücksichtigt. Anstelle der klassischen Varianzfortpflanzung werden zudem numerische Verfahren wie Unscented Transformation oder die Monte-Carlo-Simulation eingesetzt, um repräsentative Messunsicherheiten zu bestimmen.

Bei individuellen Anwendungsfällen und Spezialaufgaben entwickelt das Labor für Industrielle Messtechnik problembezogene Softwarelösungen.

Grenzen überwinden

Mobiler Lasertracker AT401 (Leica)
Mobiler Lasertracker Leica AT401

Die Stärken des Labors für Industrielle Messtechnik beginnen dort, wo sehr hohe Genauigkeitsanforderungen an den Messprozess gestellt werden und konventionelle Methoden versagen. Der gesamte Messprozess wird auf die Rahmenbedingungen des Messortes und des Messobjektes individuell abgestimmt, um belastbare Resultate zuverlässig abzuleiten. Den verschiedenen Herausforderungen stellt sich das Labor mit moderner technischer und softwareseitiger Ausstattung.

Absolut-Tracker Omnitrac 2 (API)
Absolut-Lasertracker Omnitrac 2 (API)

Das Labor verfügt zur punktuellen und berührungslosen flächenhaften Erfassung von Objekten über die neusten Tachymeter des Herstellers Leica Geosystems, bspw. die Multistation MS50. Darüber hinaus werden wahlweise die Lasertracker AT401 (Leica) und Omnitrac 2 (API) überall dort eingesetzt, wo klassische Mess- und Aufnahmeverfahren an den Genauigkeitsvorgaben scheitern. Im Gegensatz zu transportablen Lasertrackern liegen die Hauptanwendungen der mobilen Absolut-Tracker in der Large Volume Metrology mit Messvolumen von 2-500 m und Genauigkeitsanforderungen von bis zu 20 μm. Zur Erfassung der Umgebungsparameter, im Besonderen der Meteorologie, nutzt das Labor Multisensorsysteme, um das volle Potential des Messsystems Lasertracker vollständig auszuschöpfen.

Anwendungsbeispiele

Einmessung von Fächerecholoten

WSA Peilschiff MERCATOR
Peilschiff (PS) MERCATOR des WSA

Die Einmessung von Fächerecholoten auf Vermessungsschiffen, wie bspw. der MERCATOR oder der GAUSS, umfasst die prozessbegleitende Kontrolle der Ebenheit der Sensorelemente (±0.1 mm) während des Einbaus und deren abschließende Orientierung im Schiffskoordinatensystem. In diesen Projekten arbeitet das Labor mit Kooperationspartnern aus dem öffentlichen Dienst und der freien Wirtschaft Hand in Hand.

Einmessung von Fächerecholoten

Referenzpunktbestimmung und Messung des Local Ties an co-location Stationen

VLBI-Radioteleskop Wettzell (TWIN)
TWIN VLBI-Radioteleskop Wettzell

Die Bestimmung des geometrischen Referenzpunktes von VLBI-Radioteleskopen ist mit einer Genauigkeit im Submillimeterbereich gefordert. Lokale Verbindungsvektoren zwischen u. a. VLBI- und GNSS-Referenzpunkten an co-location Stationen wie bspw. am Onsala Space Observatory (Schweden) oder dem Geodätischen Observatorium Wettzell (Deutschland) spielen eine wesentliche Rolle bei der Ableitung eines erdfesten Bezugsrahmens wie dem ITRF. Im Fokus der Entwicklung steht vor allem die automatisierte Echtzeiterfassung des VLBI-Referenzpunktes.

Local Tie Vermessung

Streckenrückführung in Vergleichspunktfeldern

Vergleichspunktfeld des HLBG
Vergleichspunktfeld Fulda des Hessischen Landesamtes für Bodenmanagement und Geoinformation

Die Rückführung von Längenmessungen mit elektro-optischen Distanzmessern (EDM) erfolgt durch die Bestimmung der Teilstrecken von Vergleichspunktfeldern und linearen Kalibrierbasen mit übergeordneter Genauigkeit. Für Tachymeter der höchsten Genauigkeitsklasse können diese Teilstrecken bspw. aus Messungen mit einem rückführbaren Lasertracker ermittelt werden, wie es derzeit an einigen Vergleichspunktfeldern des Hessischen Landesamtes für Bodenmanagement und Geoinformation (HLBG) in enger Kooperation mit dem Labor für Industrielle Messtechnik geschieht.

Sollstreckenbestimmung auf Kalibrierbasen

S-DALINAC - Einmessung des Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger

Vermessung am S-DALINAC
Lasertracker AT401 vor Kryostatmodulen (S-DALINAC)

Für die Messtechnische Erfassung der Kryostatmodule sowie der Di- und Quadrupole entlang der Strahlführung des Supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleunigers (S-DALINAC) kam Aufgrund der hohen Genauigkeitsanforderungen nur der Einsatz eines hoch-präzisen Absolut-Lasertracker wie der AT401 (Leica) in Frage. Die Auswertung der erhobenen Daten erfolgte in Anlehnung an den Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (engl. Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement; GUM) mit selbstentwickelter Analysesoftware.

Mobile Messtechnik am S-DALINAC

Reverse Engineering - Ring-Focus-Paraboloid

Elliptisches Ring-Focus-Paraboloid
Elliptisches Ring-Focus-Paraboloid

Um die Oberflächenqualität der parabolischen Hauptreflektoren zu beurteilen, last- und elevationsabhängige Verformungen zu detektieren, aber auch zur Ableitung von geometrischen Kenngrößen wie bspw. der Brennweite von VGOS-Radioteleskopen mit Ring-Focus-Design, hat das Labor für Industrielle Messtechnik ein neues mathematisches Modell entwickelt. Das universelle Modell ermöglicht eine sachgerechte Formanalyse sowohl von konventionellen VLBI-Radioteleskopen, die für den Hauptreflektor ein einfaches rotationssymmetrisches Paraboloid verwenden, als auch für VGOS-spezifizierte Radioteleskope, die Aufgrund der verbesserten Empfangseigenschaften i.d.R. auf ein Ring-Focus-Paraboloid zurückgreifen.

Ring-Focus-Paraboloid Modellierung

Überwachungsmessung und Kongruenzanalyse

Sachgerechte Kongruenzanalyse mittels originärer Beobachtungen in JAG3D
Kongruenzanalyse auf der Basis originärer Beobachtungen in JAG3D

Überwachungsmessungen und Deformationsanalysen zählen zu den Kernaufgaben der Ingenieurgeodäsie. Sie stellen die Betriebssicherheit von technischen Anlagen sicher und ermöglichen das frühzeitige Erkennen von Objektveränderungen. Durch die Erstellung von Analysekonzepten und der Eigenentwicklung von Auswerteapplikationen (Software Engineering) wird das Labor für Industrielle Messtechnik den zunehmenden Anforderungen an eine vollständig autark laufende Überwachungs- und Analysekette gerecht.

Monitoring und Deformationsanalyse

Michael LöslerID: 5458