Rückführbare statische und dynamische Kalibrierung von Mehrkomponentenaufnehmern für die Kraft- und Drehmomentmessung

• Antragsteller: Dr.-Ing. Rolf Kumme; Professor Dr.-Ing. Rainer Tutsch
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271952369

Ziel des Projekts ist die Reduzierung der Kalibrierunsicherheit für mehrachsige Kraft- und Momentenaufnehmer im statischen Betrieb sowie die Bereitstellung einer bislang nicht verfügbaren Messtechnik für die rückführbare Kalibrierung mehrachsiger Kraft- und Momentenaufnehmer im dynamischen Betrieb. Um die Projektziele zu erreichen, werden die auf den jeweils zu kalibrierenden Mehrkomponentenaufnehmer tatsächlich einwirkenden Kräfte dadurch ermittelt, dass die Geometrie und das Verformungsverhalten der Belastungseinrichtung und der Belastungskörper durch den Einsatz optischer 3D-Messtechnik mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung während des Betriebs erfasst werden. Zur Erfassung der Geometrie und des Verformungsverhaltens wird eine optische 3D-Messtechnik nach dem Prinzip der Nahbereichsphotogrammetrie an die spezifischen Anforderungen der statisch mehrachsigen Messung in einer Hexapod-Belastungseinrichtung angepasst und als Zusatzinformation zu der integrierten Wegmessung der Belastungseinrichtung genutzt. Ziel ist eine Reduzierung der relativen Messunsicherheit für die statisch sechsachsige Kraft- und Momentenmessung gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik um etwa den Faktor 5. Zudem werden die Grundlagen für rückführbare Messungen im dynamischen mehrachsigen Betrieb geschaffen. Dies umfasst - die Definition und Untersuchung geeigneter Adaptionselemente und Belastungskörper zur Einleitung dynamischer Kräfte und Momente in Mehrkomponentenaufnehmer, - die Optimierung der eingesetzten optischen 3D-Messtechnik nach dem Prinzip der Nahbereichsphotogrammetrie für hohe Dynamik bei zugleich kleinen Auslenkungen, - Voruntersuchungen für den praktischen Einsatz der Nahbereichsphotogrammetrie in Kombination mit der flächenhaften uniaxialen Geschwindigkeitsmessung mittels Laser-Scanning-Vibrometer am Schwingerregersystem. Auf dieser Grundlage soll erstmalig die rückführbare Kalibrierung mehrachsiger Kraft- und Momentenaufnehmer im dynamischen Betrieb ermöglicht werden. Dabei stellt bereits die quantitative Angabe einer Kalibrierunsicherheit für die dynamische sechsachsige Kraft- und Momentenmessung einen entscheidenden Fortschritt gegenüber dem bisherigen Stand der Technik dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen