Entwicklung einer Software zur Auswertung von Messdaten zur Beurteilung von Bauteilqualitäten

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Stand der Technik

2.1 Fertigungsverfahren

2.1.1 Läppen

2.1.2 Doppelseitenplanschleifen mit Planetenkinematik

2.2 Qualitätsbeurteilung technischer Oberflächen

2.2.1 Oberflächenmessung

2.2.2 Datenvorbereitung und Filterung

2.2.3 Oberflächenkennwerte

2.3 Programmiertechnische Grundlagen

2.3.1 Programmierkonzepte

2.3.2 Programmierparadigmen

2.3.3 Programmiersprachen

3 Zielsetzung und Randbedingungen

3.1 Oberflächenmessgeräte

3.1.1 HOMMEL-ETAMIC nanoscan 855

3.1.2 FRT Microprof 100

3.2 Auswahl der Programmiersprache

4 Programmiertechnische Umsetzung

4.1 Programmlogik

4.2 Hierarchische Ordnerstruktur

4.3 Verwendete Python Bibliotheken

4.3.1 Python Standard Library

4.3.2 Matplotlib

4.3.3 NumPy

4.3.4 XlsxWriter

4.3.5 PyQt5

4.4 Umsetzung der Programmkomponenten

4.4.1 Programmstart

4.4.2 Importieren der Oberflächenmessdaten

4.4.3 F-Operator

4.4.4 Filterung

4.4.5 Berechnung der Oberflächenkennwerte

4.4.6 Erstellen und Exportieren der Ergebnisdaten

4.4.7 Graphische Benutzeroberfläche

5 Zusammenfassung und Möglichkeiten zur Weiterentwicklung der Softwarebibliothek

Zielsetzung & Themen

Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und softwaretechnische Umsetzung einer Anwendung, die eine systemübergreifende, automatisierte Auswertung von Oberflächenmessdaten verschiedener Messgeräte ermöglicht, um die Beurteilung der Bauteilqualität effizienter zu gestalten.

• Automatisierte Datenanalyse und -auswertung von Messdaten unterschiedlicher Messgeräte.
• Integration verschiedener Filterungs- und Berechnungsalgorithmen für 2D-Profile und 3D-Oberflächen.
• Implementierung einer intuitiven graphischen Benutzeroberfläche (GUI) für den Anwender.
• Modulare Softwarestruktur zur einfachen Erweiterbarkeit um weitere Messgeräte oder Funktionalitäten.
• Persistente Speicherung und automatisierte Erstellung von Berichten in Excel- und Bildformaten.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Beschreibt die steigenden Qualitätsanforderungen an Werkstücke, die Notwendigkeit einer zentralisierten Auswertung von Messdaten und die Zielsetzung der Entwicklung einer modularen Analysesoftware.

2 Stand der Technik: Erläutert die relevanten Fertigungsverfahren, Methoden zur Qualitätsbeurteilung technischer Oberflächen sowie die programmiertechnischen Grundlagen der Softwareentwicklung.

3 Zielsetzung und Randbedingungen: Definiert die Anforderungen an die Software, stellt die spezifischen Messgeräte (HOMMEL-ETAMIC nanoscan 855 und FRT Microprof 100) vor und begründet die Wahl von Python als Programmiersprache.

4 Programmiertechnische Umsetzung: Dokumentiert detailliert die logische Struktur des Programms, die Paketauswahl, die Klassendiagramme und die Implementierung der einzelnen Softwarekomponenten.

5 Zusammenfassung und Möglichkeiten zur Weiterentwicklung der Softwarebibliothek: Fasst die geleistete Arbeit zusammen und gibt Ausblicke auf zukünftige Erweiterungsmöglichkeiten der Anwendung, beispielsweise durch zusätzliche Messgeräte oder Funktionalitäten.

Schlüsselwörter

Produktionstechnik, Oberflächenmessdaten, Qualitätskontrolle, Doppelseitenplanschleifen, Planetenkinematik, Python, Datenanalyse, F-Operator, Filterung, Oberflächenkennwerte, GUI, Softwaremodularisierung, Messdatenauswertung, Ebenheit, Rauheitswerte.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

In der Arbeit geht es um die Entwicklung und softwaretechnische Implementierung einer Anwendung, die Messdaten verschiedener Oberflächenmessgeräte zentral und automatisiert auswerten kann, um die Bauteilqualität zu bewerten.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die zentralen Themen umfassen Fertigungsverfahren in der Produktionstechnik, die Charakterisierung technischer Oberflächen, mathematische Verfahren zur Datenfilterung und moderne Prinzipien der Softwareentwicklung.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Das primäre Ziel ist die Steigerung der Auswerteeffizienz durch eine modulare Anwendung, die in der Lage ist, Oberflächenmessdaten unterschiedlicher Geräte (hier beispielhaft FRT Microprof 100 und HOMMEL-ETAMIC nanoscan 855) einheitlich zu verarbeiten und zu dokumentieren.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit nutzt Literaturrecherche zur theoretischen Fundierung der Oberflächencharakterisierung und wendet Methoden der Informatik (objektorientierte Programmierung, Modularisierung) sowie mathematische Verfahren zur Signalverarbeitung (Filterung, Regressionsanalyse) zur technischen Umsetzung an.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil befasst sich mit der detaillierten Beschreibung der Programmlogik, der Vorstellung der genutzten Python-Bibliotheken (wie NumPy, Matplotlib, PyQt5) und der Dokumentation der Klassenstruktur für die Datenverarbeitung.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Produktionstechnik, Oberflächenmesstechnik, automatisierte Datenauswertung, Software-Modularisierung, Datenfilterung und Qualitätssicherung.

Wie unterscheidet sich die Datenverarbeitung zwischen dem FRT Microprof 100 und dem HOMMEL-ETAMIC nanoscan 855?

Das FRT-Gerät liefert 3D-Messdaten (Flächen), während der HOMMEL-ETAMIC 2D-Messdaten (Profile) liefert. Die Anwendung differenziert dementsprechend bei der Vorbereitung, Filterung und den berechenbaren Oberflächenkennwerten (z. B. Ebenheit bei 3D, Rautiefe bei 2D).

Wie ist die Software modular aufgebaut?

Der Quelltext ist in Pakete und Python-Module gegliedert (z. B. getrennte Module für Datei-Import, Datenfilterung, Kennwertberechnung und Visualisierung), wodurch die Wartbarkeit erhöht und die Integration weiterer Messgeräte zukünftig erleichtert wird.