Betrachtungen der Monte-Carlo-Methode zur Bestimmung der Messunsicherheit hinsichtlich der verwendeten Simulationsparameter. - 45 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009
In this work the Monte-Carlo method with which the uncertainty of measurement is determined was introduced as an alternative procedure. The GUM procedure is only an approximation of the propagation of distribution and limited to the evaluation of the uncertainty of linearized model functions. The Monte-Carlo method makes it possible to evaluate the uncertainty of nonlinear model functions. A literature search for the fundamentals of statistics, the GUM procedure and the Monte-Carlo method was carried out in this work. The application of the Monte-Carlo method was explained by an example. Eventually the results, determined by the GUM procedure and respectively by the Monte-Carlo method were compared.
Laserinterferometrische Vergleichsmessungen im Vakuum. - 56 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009
Laserinterferometer sind technische Geräte, welche in der Präzisionslängenmesstechnik Verwendung finden. Das Thema der vorliegenden Bachelorarbeit "Laserinterferometerische Vergleichsmessungen im Vakuum" entstand im Rahmen der Forschungsarbeit des Sonderforschungsbereich 622 (SFB 622) im Bereich Nanopositionier- und Nanomessmaschinen an der Technischen Universität Ilmenau. Diese Arbeit präsentiert Testmessungen von Laserinterferometern um deren Eignung für den Vakuumeinsatz festzustellen. Ein Variante mit aktiven elektrischen Bauelementen (Standard-Interferometer), eine mit passiven elektrischen Bauelementen (passives Interferometer) und ein geteilter Interferometeraufbau (geteiltes Interferometer) werden miteinander verglichen. Dazu wurde ein Messaufbau realisiert und notwendige Voruntersuchungen zur Bestimmung der Leckrate und des Eigenerwärmungskoeffizienten durchgeführt. Zum Vergleich der drei Interferometer wurden die Umweltbedingungen (Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchte), der Vakuumkammerdruck, die Temperatur an den Referenzarmen sowie die Längenmesswerte der einzelnen Interferometer aufgenommen. Weiterhin wurde die Störanfälligkeit sowie das Langzeitverhalten der Interferometer im Vakuum untersucht. Eine Auswertung der Messdaten führt zu der Schlussfolgerung, dass das Standard Interferometer am besten für den Vakuumeinsatz geeignet ist.
Erstellung eines Konzeptes zur frühzeitigen Erkennung von Schäden an mechanischen Bauteilen einer Platinenschneidanlage mit moderner Messtechnik. - 82 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009
Das "Condition Monitoring" in der Anlagenüberwachung wurde im Rahmen dieser Bachelorarbeit untersucht sowie die Vor- und Nachteile analysiert. Im Ergebnis ist festzustellen, dass dieses die zukünftige Instandhaltungsstrategie sein sollte. Das bisherige System der "Ausfallbehebung" könnte damit abgelöst werden. Grundlage dieser Studie war die Überwachung an mechanischen Bauteilen einer Platinenschneidanlage im Presswerk der Volkswagen AG Wolfsburg mit moderner Messtechnik. Unter Einbeziehung von Daten und Vorgaben eines führenden Instandhaltungsdienstleisters konnte inhaltlich und kostenseitig ein Konzept erarbeitet werden, welches die oben genannte Strategie bestätigt. Es ergab sich ein Einsparungspotential von über 40%. Durch den Stand der modernen Messstechnik (Online-/Offline-Systeme) kann die Lebensdauer von mechanischen Bauteilen, vor allem von Lagern und Verzahnungen, in Bezug auf einen möglichen Ausfall gut vorher gesagt werden. Das "Condition Monitoring" gewinnt, so die Feststellung im Rahmen der Recherchen dieser Arbeit, in der metallverarbeitenden Branche zunehmend an Bedeutung.
Untersuchungen zu Möglichkeiten der Approximation und Parameterextraktion nichtlinearer Kennlinien von Temperatursensoren. - 59 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009
In der Temperaturmesstechnik wird durch Kalibrierungen die vom Temperatursensor gemessene Temperatur überprüft. Da dieser Vorgang mit einem hohen Aufwand verbunden ist und in zeitlich definierten Abständen wiederholt werden muss, werden selbstständige Kalibriermethoden entwickelt, welche diese Schritte kontinuierlich durchführen können. Eine Vorraussetzung dieser Umsetzung sind Fixpunkt- oder Kalibriereinrichtungen mit stabilen Referenzmethoden. In der vorliegenden Arbeit werden Möglichkeiten der Approximation von nichtlinearen Kennlinien von Temperatursensoren untersucht. Dazu werden verschiedene Auswerte- und Approximationsmethoden verwendet. Anschließend wird ein Vergleich der einzelnen Methoden durchgeführt und die Qualität der Ergebnisse bewertet.
Konzeption, Berechnung und Entwurf einer Durchflussmessmittelkalibrieranlage für DFM der Durchmesser DN 6 bis DN 25 und Adaption für eine Vielzahl von Einbauanschlüssen. - 37 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009
Moderne Geräte der Messtechnik arbeiten zumeist sehr spezifisch. Um deren exakte Funktionsweise und Verlässlichkeit zu gewähren, werden sie alle kontrolliert und kalibriert. Für die spezifischen Anwendungen müssen ebenso außergewöhnliche wie verlässliche und beständige Kalibrieranlagen entworfen werden, um eine vorschriftsmäßige Prüfung nach Norm zu ermöglichen. Die folgende Arbeit setzt sich mit der Thematik der Durchflussmessung auseinander und erhebt nicht den Anspruch die in den Normen vorgegebenen Kalibrierverfahren zu ergänzen. Lediglich die technische Ausführung eines Versuchsstandes soll interessieren. Die Konzeption wird durch technische Entwürfe, Bestellvorschläge, Adapterzeichnungen und einen logischen Funktionsablaufplan vervollständigt.
Entwicklung einer Sensorpositioniereinheit mit Präzisionsklemmung für eine hochgenaue Mess- und Positioniermaschine. - 79 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009
Die vorliegende Arbeit dokumentiert die Entwicklung einer Sensorpositioniereinheit mit Präzisionsklemmung für eine hochgenaue Mess- und Positioniermaschine, für die Anwendung in der Nanopositionier- und Nanomessmaschine (NPMM-200) an der TU Ilmenau. Dabei wurde, nach der Zusammenstellung aller Anforderungen und der Überprüfung auf bereits ähnliche Produkte, eine Neukonstruktion einer solchen Sensorpositioniereinheit vorgenommen. Dafür wurde, nach einem Bewertungsprozesses, eine optimale Funktionsstruktur ausgewählt. Diese besteht aus fünf Grundelementen. Das Gestell zur Anbringung an das Zerodur und die am Gestell befestigte Führung für den Schlitten stellen zwei dieser Grundelemente dar. Ein Weiteres ist der Antrieb, welcher die Verschiebung entlang der z-Achse ermöglicht. Die restlichen zwei Grundelemente bilden das Messsystem zur Positionsbestimmung der Sensoreinheit und der Klemmmechanismus. In der gewählten Funktionsstruktur wurde ein Klemmmechanismus zur Klemmung des Schlittens direkt am Invar Gestell gewählt. Dadurch sind kleine Kraftkreise möglich, welche die Sensormessung nicht beeinflussen, aber dennoch nah am Sensor verlaufen. Dadurch ist eine genaue Positionierung des Sensors möglich und es werden Drifterscheinungen (Temperaurdrift) vermieden. Anschließend wurden für die Teilfunktionen dieser Funktionsstruktur (Antrieb, Führung und Klemmung des Schlittens, Positionsbestimmung des Sensors) entsprechende technische Prinzipe erarbeitet und bewertet. Es wurde sich für einen Elektromotor mit Spindel als Antrieb des Schlittens entschieden. Die Bewertung der Führungsmechanismen führte zur Wahl einer Wälzführung. Die Klemmkraft wird durch pneumatische Aktoren erzeugt, da diese hohe Kräfte aufbringen können und bei entsprechender Entlüftung keine zusätzlich zu überwindenden Kräfte ins System einbringen. Der Klemmmechanismus beruht auf dem zweiteiligen Aufbau des Schlittens. Am spindel-angetriebenen Teil, welcher durch die Wälzführung geführt ist, befindet sich das federnd gelagerte Schlittengehäuse. An diesem befinden sich der Sensor und das Längenmesssystem der Positionsbestimmung. Somit ist eine Klemmung des Sensors am Gestell möglich. Zur Positionsbestimmung des Sensors wird ein inkrementales Messsystem verwendet. Diese Teilprinzipe wurden in einem Gesamtprinzip vereinigt, nach welchen die Konstruktion der Achse erfolgte. Diese beinhaltet die motorische Verstellung des gesamten Schlittens über einen DC-Kleinstmotor, welcher an eine Linearachse gekoppelt ist. In ihr werden Wälzführung und Spindel-Antrieb vereinigt. Durch die federnde Anbringung des Schlittengehäuses konnten wenige Invar-Teile verwendet und trotzdem die thermische Konstanz des Messkreises gesichert werden. Die Klemmung wird über pneumatische Spannmodule realisiert, wodurch die Kräfte zum Klemmen bzw. zum Lösen der Klemmung gering gehalten werden, was sich direkt im geringen Bauraum der gesamten Achse niederschlägt. Die Vakuumtauglichkeit dieser Spannmodule wurde in einer Versuchsreihe in der Vakuumkammer der TU Ilmenau nachgewiesen. Die Positionsbestimmung des Sensors erfolgt durch das inkrementale Messsystem LIA 20, das am Sensorgehäuse befestigt ist. Durch die, im Zuge der internationalen Entwicklung, gestiegenen Qualitätsanforderungen sind immer präzisere Messverfahren und -maschinen erforderlich. Der Sonderforschungsbereich 622 an der Technischen Universität Ilmenau befasst sich mit der Grundlagenforschung im Bereich Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. Im Rahmen eines Transferprojektes des SFB 622 erfolgt die konkrete Entwicklung der "Nanopositionier- und Nanomessmaschine" (NPMM-200). In Anlehnung an dieses Transferprojekt wurde das Thema dieser Bachelorarbeit, die Entwicklung und Konstruktion einer Sensorpositioniereinheit mit Präzisionsklemmung für hochgenaue Mess- und Positioniermaschinen, formuliert. Nach der Zusammenstellung der Anforderungen, erfolgt Findung der Funktionsstruktur. Diese wird anschließend in ihre Teilfunktionen aufgeteilt, für die technische Prinzipe gefunden werden. Es wird systematisch ein Gesamtprinzip erarbeitet, welches konstruktiv umgesetzt wird. Um die Funktionalität der Konstruktion zu sichern, wird auf den durchgeführten Vakuumversuch eingegangen.
Charakterisierung und Optimierung eines thermischen Massendurchflusssensors. - 90 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009
Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung und Optimierung eines thermischen Massendurchflusssensors auf Keramikbasis. Der Sensor soll als Second Source für ein bestehendes Messprinzip dienen und befindet sich in der Prototypenphase. In den Sensor sind mit Hilfe einer Chipsäge Längs- und Querrillen eingebracht. Die Messungen zur Charakterisierung erfolgen in den für Heißfilmen typischen Verfahren als Konstant Strom und Konstant Temperatur Anemometer. Als Ergebnis ergibt sich eine nicht zufrieden stellende Ansprechzeit. Grundlagen für die Optimierung bilden eine Betrachtung des thermischen Systems und die Simulation der stationären und instationären Temperaturverteilungen am Sensor. Es wird die Funktion der Rillen untersucht und eine Differenztemperaturmessung als neue Betriebsart charakterisiert. Anhand der Ergebnisse wird die Entscheidung getroffen auf dem Feld des Konstant Temperatur Verfahrens weiterzuarbeiten, da für das Differenztemperaturverfahren durch die Simulation zahlreiche Problemkreise aufgezeigt wurden. Die Optimierung ergibt zwei dimensionierte Möglichkeiten zur Verbesserung der Ansprechzeit, eine Rillenvariante und eine Keramik ohne Rillen. Beim weiteren Vorgehen sollten diese Vorschläge zunächst auf Dynamik und Leistungsaufnahme untersucht werden.