Entwicklung einer kontaktlosen Energie- und Datenübertragung für die Steuerung eines Zentrieraufsatzes zur Rundheitsmessung. - 116 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Inhalt dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung einer kontaktlosen Energie- und Datenübertragung zur Ansteuerung und Energieversorgung eines Zentrieraufsatzes auf einem Rundtisch. Das System zur Energieübertragung wird weitesgehend selbst entwickelt, da vorhandene Systeme nur schlecht den geometrischen Anforderungen entsprechen. Die Grundlage hierzu bildet die Theorie der Schaltnetzteile. Im Rahmen dieser Entwicklung wird die Energieübertragung modelliert um einen höchstmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen. Die drahtlose Datenübertragung wird unter Verwendung des IrDA-Standards als optische Datenübertragung zwischen zwei Mikrocontrollern ausgeführt. Dabei organisiert ein Mikrocontroller die Kommunikation mit einem PC über eine RS232-Schnittstelle, sodass über diesen Mikrocontroller die Daten vom PC an den Mikrocontroller auf dem Rundtisch gesendet werden können.
Analyse und Eliminierung von systematischen Messfehlern und anschließender Taktzeitanalyse eines End-of-Line-Prüfstandes zur Effizienzsteigerung. - 152 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Die Firma BorgWarner Transmissions Systems besitzt am Ende einer Montagelinie einen Prüfstand, der alle Kupplungen 100% auf qalitätsbestimmende Funktionsmerkmale überprüft. Der Prüfstand ist aus zwei idealerweise identischen Prüfstationen aufgebaut. Bei der Auswertung des wöchentlichen Stationenvergleiches wurde eine Niveauverschiebung der Messwerte zwischen den Stationen deutlich. Das Ziel der Arbeit ist die Analyse und Eliminerung der Fehlerquellen. Aus einer Reihe von möglichen Fehlerursachen wurden die Sensorik, die Messbedingungen und die Software als Fehlerquellen herausgefiltert. Die Taktzeitanalyse verfolgt das Ziel, die Prüfstandsleistung zu erhöhen. Während der Bearbeitung stieg der erforderliche Prüfumfang. Die Leistunserhöhung wich der Leistungserhaltung bei gesteigertem Prüfumfang. Als Ergebniss der Arbeit können die Fehlerquellen eliminiert werden, wenn auf die Forderungen im Zusammenhang mit den Ursachen eingegangen wird. Durch die Optimierung der taktzeitbeeinflussenden Faktoren kann die Taktzeit auf einem annährend konstanten Niveau gehalten werden. Die Messgenauigkeit bleibt dabei unangetastet bei erhöhtem Prüfumfang.
Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum thermischen Driftverhalten von Planspiegelinterferometern. - 112 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
In dieser Arbeit wurde das Driftverhalten von interferometrischen Messanordnungen bei Änderung der Umgebungsbedingungen (insbesondere Temperatur) untersucht. Das interferometrische Messergebnis ist das Resultat aller Änderungen im Mess- und Referenzarm eines Inteferometers während einer Messung. Dieses Ergebnis setzt sich aus systematischen und zufälligen Fehlern zusammen. Der nach der Korrektur des Messergebnisses mit den bekannten systematischen Fehlern zurückbleibende Messwert wird als Drift bezeichnet. Um die systematischen Fehler bei den in der Arbeit verwendeten interferometrischen Messanordnungen korrigieren zu können, wurde der Begriff des Messkreises auf die Messanordnung angewendet. Es stellte sich heraus, dass für die exakte Fehlerkorrektur zwischen optischem und mechanischem Messkreis unterschieden werden muss. Auf dieser Basis gelang es, bei Messungen mit durch Schraubverbindungen auf Aluminiumträgern befestigten Interferometerbaugruppen bisher unerreichte reproduzierbare Driftwerte in der Größenordnung von nur ca. 20 nm/K mit einer Vielzahl von Messungen mit unterschiedlichen Anordnungen zu erreichen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die resultierende Drift unabhängig von der gewählten Totstrecke ist, d.h. dass bei unterschiedlich großen Totstrecken von z.B. 24 mm bzw. 198 mm, gleiche Driftwerte erreicht wurden.
Optimierung verschiedener digitaler Regler für dynamische EMK-Waagen. - 89 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Der aktuell verwendete Regler für Präzisionswaagen (EMK-Waagen) der Firma Sartorius AG ist ein analoger PIDT1-Regler. In dieser Arbeit sollte ein digitaler Regler eingesetzt werden, um die Messzeit und die Auflösung der Waage zu verbessern. Es wurden verschiedene Regelalgorithmen (PID-Algorithmus, Dead-Beat-Algorithmus und Zustandsregelung) simuliert und praktisch an der Waage WZA224-ND validiert. Es handelt sich um eine Regelung mit Störunterdrückung. Durch die praktische Untersuchung wurde gezeigt, dass der Dead-Beat-Regler für die Regelung der EMK-Waage nicht geeignet ist. Mit einer reproduzierbaren Simulation von Lastwechseln wurden die digitalen Regler miteinander und auch mit dem vorhandenen analogen Regler verglichen. Die Parameter des digitalen Reglers wurden auf zwei Betriebsmodi der Waage, die einfach umgeschaltet werden können, optimiert. Der digitale PID-Regler und der PI-Zustandsregler wurden im Rahmen der Diplomarbeit erfolgreich an der Waage eingesetzt: Die Einschwingzeit konnte bei gleicher Auflösung halbiert werden.
Untersuchung des Einflusses von Krafteinleitungssystemen auf die Messunsicherheit bei der Messung kleiner Kräfte. - 75 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Zusammenhang zwischen Krafteinleitungssystem und Kraftsensorelement in der Wägetechnik. Dazu wurden zunächst drei Sensorprinzipien (Krafteinleitungssysteme) zur Messung kleiner Kräfte analysiert. Weiterhin erfolgte die Untersuchung drei verschiedener Kraftsensorelemente. Die Kombination aus Parallellenker-System als Krafteinleitungssystem und Laseroptischem Sensor mit Neodym-YAG-Kristall als Kraftsensorelement wurde näher betrachtet, um Messunsicherheiten bei Messungen, die mit diesem System durchgeführt werden, zu bestimmen. Unter Zuhilfenahme der Berechnungs-Werkzeuge ANSYS (FEM), MATLAB und Excel wurde auf verschiedenen Wegen nachgewiesen, dass die Einwirkung einer Querkraft auf ein Nd:YAG-Laser-Sensorelement zu einer Abweichung der Messergebnisse führt. In einem am Fachgebiet durchgeführten Experiment wurde ein Messstand mit o.g. Kombination aus Krafteinleitungssystem und Kraftsensorelement aufgebaut, mit dem Ziel, den - aus der gegebenen Steifigkeit des Krafteinleitungssystems bedingten - Querkrafteinfluss auf das Sensorelement zu ermitteln. Dabei stellte sich heraus, dass die Steifigkeit des Parallellenker-Systems in Messrichtung den Erwartungen und Anforderungen der theoretischen Voruntersuchungen entsprach und nur zu einer kleinen, systematischen Messabweichung führt. Die Betrachtung der Steifigkeit des Krafteinleitungssystems senkrecht zur Messrichtung ergab allerdings, dass diese Steifigkeit im Vergleich zum Kraftsensorelement viel zu klein ist, sodass sich die für das Messsystem sehr ungünstigen Querkräfte bei diesem Krafteinleitungssystem nicht vermeiden lassen.
Konzeption und Aufbau eines Förderbandwägesystems. - 83 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Förderbandwaagenkonzept aufgestellt. Zuvor wurden die am Markt typischen Förderbandwaagensysteme aufgeführt und analysiert. (Radiometrische Förderbandwaage, Coriolis-Durchflussmesser, Prallplattensystem, Smart Flow Meter, Lichtschnittverfahren, Kraftmessung im Kugellager, Schwingsaiten-Messsystem, Impulsförderbandwaage, Einbauförderbandwaage) Auf das charakteristische Funktionsprinzip wurde eingegangen und die Besonderheiten erläutert. Weiterhin wurden die Anforderungen nach MID und OIML-R50 an eine Förderbandwaage erläutert. Die möglichen Prüfmodule sind beschrieben worden und ein Weg zur Konformitätsbestätigung wurde aufgezeigt. Zur Verbesserung der Messeigenschaften und Verringerung des Einflusses der Konstruktion auf die Messergebnisse wurde eine Single-Point-Wägezelle eingesetzt. Mit dieser Wägezelle und der in der Diplomarbeit entwickelten Konstruktion wird das gesamte Rollenstuhlgewicht in die Wägezelle eingeleitet. Dadurch haben sich die Anzahl der Einflussfaktoren auf die Messunsicherheit verringert. Das Förderbandwaagenkonzept wurde in der Praxis aufgebaut und hat sich im täglichen Gebrauch in einer Kiesgrube bewährt. Zur Berechnung der Abgabemenge wurden die Wägezellensignale analysiert und der zur Berechnung benötigte mathematische Hintergrund wurde dargestellt.
Analyse von Störfaktoren bei Inline-Messungen und Erstellung eines Konzeptes für deren Beseitigung. - 59 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
Die vorliegende Arbeit untersucht den Einfluss von Störfaktoren beim Einsatz von Inline-Messtechnik zur Beurteilung von Produktionsprozessen. Eine Minimierung oder Vermeidung ungewollter Einflussgrößen senkt die Messunsicherheit produktionsintegrierter Messprozesse. Es wurden Untersuchungen zur Wirksamkeit bestehender Kompensationsmodelle der Messeinrichtung sowie zu bisher unberücksichtigten Störfaktoren durchgeführt. Aus den Ergebnissen wurde ein Konzeptentwurf erstellt, dessen Umsetzung sowohl an bestehenden Anlagen als auch zukünftigen Anlagen möglich ist. Eine Optimierung der Produktionsprozesse mit Blick auf das thermische Verhalten der Messobjekte und der Messeinrichtung und eine Steigerung der Robustheit der Messsysteme gegen Schwankungen im optischen Verhalten der Messobjekte bewirken eine Verringerung der Messunsicherheit und erlauben eine zuverlässige Beurteilung der Prozessqualität.
Erstellung von flexiblen Messunsicherheitsbudgets zur Temperaturmessung. - 123 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
Bei der Temperaturmessung im Labor, der Kalibrierung und Kennlinienbestimmung von Temperatursensoren werden häufig ähnliche Messaufbauten verwendet. Sie bestehen aus Öfen, Kalibratoren oder Temperaturreferenzen, verschiedenen elektrischen Messgeräten, Anschlussleitungen und den Sensoren selbst. Für ausgewählte Messaufgaben wurden flexible Messunsicherheitsbudgets erstellt, welche die Bestimmung der Messunsicherheit der Temperaturmessung ermöglichen. Die Budgets sind modular aufgebaut, sodass einzelne Komponenten bei Umwandlung der Messaufgabe auch in anderen Budgets verwendet werden können.
Konstruktion und Konzeption einer Klimabox. - 67 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
Eine Klimabox betreibt eine Langzeitmessung mit dem interferometrischen Messgerät. In der Kammer wird Temperatur und relative Luftfeuchte konstant gehalten. Die Luftverwirbelungen sind zu minimieren. Der Messaufbau darf nicht in Schwingung, durch Instabilität, geraten. In meiner Arbeit werde ich eine flüssigkeitstemperierte Klimabox konstruieren.
Aufbau und Untersuchung von Fixpunktzellen auf der Basis von Fest-Fest-Phasenumwandlungsvorgängen. - 58 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
In der Arbeit wurden Untersuchungen zu fest-fest Phasenumwandlungsvorgängen, schwerpunktmäßig in Legierungen, durchgeführt. Das Ziel war es, die Herstellbarkeit und Nutzbarkeit der Substanzen als Fixpunktmaterial zu überprüfen. Die Ergebnisse bei verschiedenen Materialkombinationen, Temperregimes und Heizraten wurden dazu verglichen.