Für diese Entwicklung werden Flug- und Landetests mit Modellen aus immer größeren Abwurfhöhen durchgeführt. Aus den aktuellen Daten (Gestalt des Modells und Verhalten im Flug und bei der Landung) werden die Rechnermodelle verfeinert und das Design optimiert. Besonders wichtig ist dabei, dass die Form des Modells genau mit der Form des Rechnermodells, das in der Strömungssimulation verwendet wird, übereinstimmt. Aus diesem Grund muss das existierende Modell im Entwicklungsprozeß gelegentlich hochgenau vermessen werden. Aus den Messdaten werden dann CAD Daten erzeugt, die für die Strömungssimulation (CFD, Computational Fluid Dynamics) verwendet werden.

Im Folgenden wird gezeigt, wie die Modelldaten mit dem ATOS XL Digitalisiersystem gewonnen und verarbeitet werden. Das Projekt wurde von der Firma Capture 3D im Auftrag der NASA durchgeführt.

Das aktuelle Testfahrzeug der X-38-Entwicklung (80% Modell, ca. 10 x 3.7 x 3 Meter Abmaße) wird vollflächig vermessen. Aufbauend auf den Scannerdaten müssen verschiedene Auswertungen wie z.B. Soll/Ist-Vergleich und CFD-Analyse gestartet werden. Außerdem sollen die lokalen Verformungen einer vorhergehenden "harten Landung" erfaßt und beurteilt werden.

• Das Messobjekt ist ein arbeitender Prototyp, der periodisch vollständig dokumentiert werden muss.
• Das Modell ist zu groß für vorhandene Messmaschinen (CMM) und die herkömmliche Messung ist zu zeitaufwendig.
• Die Daten eines Laserscanners sind auf den großen Flächen und den kritisch gekrümmten Bereichen zu ungenau oder nicht dicht genug.
• Die Messdaten müssen als Polygonnetze bereitgestellt werden, um einen effizienten Arbeitsfluss zu garantieren. ATOS liefert die entsprechend angepasste Punktdichte, als Polygonnetzdaten.

Das Modell muss innerhalb der aktiven Fertigungshalle, ohne spezielles Präparieren am aktuellen Standort vollflächig mit hoher Datendichte und Genauigkeit digitalisiert werden. Es treten Störungen durch andere Arbeiten in der Halle und durch Öffnen und Schließen der Türen oder Lichtwechsel auf. Zudem ist die Unterseite des X-38 schlecht zugänglich. Die Bodenfreiheit des Modells beträgt nur etwa 0.9 Meter.

Diese Umgebung bedingt ein Messsystem, das Störungen der Umgebung erkennt, darauf wenig empfindlich reagiert (Lichtwechsel, Relativbewegungen zum Sensor) und dem Bediener mitteilt, wenn die Störung das Messresultat negativ beeinflusst. Zudem muss das Messsystem auf unterschiedliche Messvolumen mit eingeschränktem Messabstand kalibriert werden können, um ein effizientes Digitalisieren zu ermöglichen.

Zur Messvorbereitung wurden codierte und kleine Punktmarken auf dem Messobjekt aufgebracht und zwei Maßstäbe aufgelegt. Anschließend erfolgte die Photogrammetrie-Messung (TRITOP) zur Bestimmung der Marken (Referenzpunkte) und der Festlegung des Koordinatensystems für die ATOS-Messung.

Das Einscanen der Unterseite musste wegen der geringen Bodenfreiheit mit einem kleineren Messvolumen von 360x280x280 mm erfolgen. Der Zeitaufwand für die dadurch bedingte Neukalibrierung betrug 10 Minuten.

Die Durchführung der kompletten Datenaufnahme (mit Berechnung der polygonisierten Resultatdaten) dauerte vier Tage.

Ergebnisse

Der Zeitaufwand für die Erstellung des Soll/Ist-Vergleichs betrug 2 Stunden. Die Analyse zeigte eine sehr gute Übereinstimmung der aktuellen Form mit den CAD Daten, außer bei der Symmetrie der Flügel. Zudem wurde festgestellt, dass die "harte Landung" keine bleibenden Deformationen hinterlassen hatte.

Das Projekt führte zu einer Modellmodifikation und wurde von allen Beteiligten sehr positiv beurteilt.
Aufgrund der Wiedergabetreue, Genauigkeit und des guten Datendurchsatzes beschloss die NASA ein eigenes ATOS XL System zu erwerben, um zu gegebenem Zeitpunkt auch das komplette X-38 CRV in Originalgröße vermessen zu können.