TRITOP ist ein hochgenaues, berührungsloses, tragbares optisches Messsystem für die 3D-Koordinatenmessung. Darüber hinaus ist TRITOP das ideale Messwerkzeug, um mechanische oder thermische Deformationen, z.B. an Formel-1-Rennwagen zu überwachen.

Frontflügel bewirken 25-40% der Anpresskraft eines Rennwagens. Ihre Position und Höhe, in Bezug auf Rennbahn und Rennwagen, sind sehr wichtig, um genau die richtige Anpresskraft zu generieren. Der Frontflügel eines Rennwagens wird aus Kohlenfaser- Verbundwerkstoffen (CFK) hergestellt. CFK hat eine hohe Festigkeit, eine hohe Elastizität und eine hervorragende Dauerfestigkeit. Am wichtigsten aber ist, dass dieses Material extrem leicht ist. Der Frontflügel kann während eines Rennens mehrfach, abhängig vom Rennverlauf und dem gewünschten Effekt des Rennwagenbetriebes, ausgewechselt werden. Der Flügel muss also die exakt passende Form haben und in Sekundenschnelle zu montieren sein.

Ziel des Einsatzes von TRITOP ist es, die Repositioniergenauigkeit und Deformationen des Flügels beim Einsatz eines Schnellkupplungssystems zu vermessen und zu visualisieren. Der Flügel soll sich in der exakt gleichen Position befinden, wenn er vom Rennauto abmontiert und anschließend wieder montiert wird.

TRITOP ist ein optisches 3D-Koordinatemesssystem. Es gewährleistet präzise Messungen durch hochauflösende, digitale Bilder, Bildverarbeitung und Photogrammetrieauswertung. TRITOP ist in zwei leichten Koffern verpackt, also äußerst mobil und einfach von einer Person zu bedienen. Ein weiterer Vorteil von TRITOP ist der minimale Zeitaufwand für Aufbau und Messung. Dank der benutzerfreundlichen Bedienung und dem einfachen Einsatz des TRITOP-Systems braucht der Benutzer keine besonderen photogrammetrischen Kenntnisse, um hochgenaue Messungen zu erzeugen.

Der erste Schritt bei einer Messung ist die Vorbereitung des Objektes. Das TRITOP-System nutzt selbstklebende Referenzpunkte, die leicht aufzubringen und ebenso leicht wieder zu entfernen sind (s. Abb. 2) und Adapter. Diese Referenzpunkte ermöglichen, ebenso wie die Adapter, die präzise Punkterkennung und die automatische Berechnung der 3D-Koordinaten. Für den Rennwagenflügel wurden codierte und uncodierte Marken an den Flügel selbst und ans Rennwagenchassis geklebt. Die Marken am Rennwagenchassis dienen als feste globale Referenzpunkte für die Analyse der Deformation und der Repositioniergenauigkeit des Flügels bei dessen erneuter Montage.

Sobald das Objekt vorbereitet ist, kann es fotografiert und damit vermessen werden. Die erste Messung erfolgt mit exakt montiertem Flügel. TRITOP nutzt codierte und uncodierte Marken mit photogrammetrischer Auswertung, um die Bilder in einem Bündel zu kombinieren. In kürzester Zeit berechnet TRITOP so die zusammengehörenden Bildpunkte aus dem Bündel und bestimmt vollautomatisch die 3D-Koordinaten der Referenzpunkte (Abb. 4). Der Flügel kann jetzt belastet oder entfernt (Abb.5) und neu montiert werden und die zweite Messserie kann in Angriff genommen werden.

Die zweite Messung wird zur Berechnung von Bewegungen oder Deformationen benutzt, die Vorgehensweise ist die gleiche wie bei der ersten Messung. Eine Anzahl Bilder wird von mehreren Kamera-Standpunkten aufgenommen, ins TRITOP-System eingelesen und daraus werden vollautomatisch die entsprechenden 3D-Koordinaten der Referenzpunkte und Adapter berechnet.

Nach diesen beiden Messdurchgängen ist die TRITOP-Software in der Lage, die Bewegungen und Deformationen des Flügels zu berechnen: Je nach Fragestellung werden nun einige Referenzpunkte genutzt, um die beiden Datensätze in ein gemeinsames Koordinatensystem zu bringen. Im vorliegenden Fall werden die Referenzpunkte am Rennwagenchassis verwendet, so dass Abweichungen der Referenzpunkte auf dem Flügel automatisch berechnet werden können. Sobald dieser Rechenprozess fertig ist, ermöglicht die TRITOP-Software ein anschauliches Visualisieren der Messdaten und das Erstellen eines Deformationsberichts. Dieser Bericht setzt die originalen Messbilder ein, um die Deformationen zu zeigen. So können die Ergebnisse klar visualisiert und einfach verstanden werden.

Abbildung 6 zeigt einen TRITOP-Messbericht. Anschaulich werden die Maximalwerte und der Verlauf der Messwerte dargestellt. Der Verlauf der Messwerte zeigt deutlich eine Deformation des Flügels. Weiter visualisiert der Bericht die Bewegungen und Deformationen in X-, Y- und Z-Richtung zusammen mit der allgemeinen Deformationstendenz. Auf dem Flügel entstehen Positionsabweichungen und Deformationen bis zu 0,23 mm, wobei diese auf der linken Seite des Flügels viel stärker ausfallen als auf der rechten. Der Flügel zeigt auch eine ausgeprägte Drehung in X-Richtung. Dies deutet darauf hin, dass durch das Schnellkupplungssystem der Flügel nicht an exakt derselben Stelle re-montiert wird. Verschiebungen in Z-Richtung direkt bei den Montierungspunkten bestätigen diese Annahme (Abb. 7). Die Elastizität des Flügels führt aber schon bei kleinen Belastungsänderungen zu größeren Deformationen und erklärt die unterschiedlichen Messwerte zwischen der linken und rechten Seite des Flügels. Die aufgetretenen Messwerte sind durch eine Kombination dieser beiden Phänomene erzeugt worden.

In dieser Anwendung erweist sich TRITOP als das perfekte Messwerkzeug: Seine Fähigkeit, selbst kleinste Deformationen zu erfassen, ermöglicht es, auch minimale Verformungen und Repositionierungsfehler durch die Frontflügelschnellkupplung eines Formel-1-Rennwagens zu vermessen und sichtbar zu machen. Seine Benutzerfreundlichkeit, Geschwindigkeit und Messgenauigkeit sowie die Möglichkeiten zur Automatisierung des Systems sind weitere wichtige Pluspunkte, die für den Einsatz von TRITOP bei anspruchsvollen Messaufgaben sprechen.