PERFECT CIRCLE

<body topmargin=0 leftmargin=0 marginheight=0 marginwidth=0> <table cellpadding=0 cellspacing=0 border=0 height="100%"><tr> <td valign="top" width=100 BGCOLOR="#444444" TEXT="#080000"> <div> <A HREF="id10.htm" TARGET="_top" TITLE="PARAGON "><U><B><IMG SRC="b7364f10.png" border=0 width="100" height="241" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A></div> </td> <td valign="top" BGCOLOR="#FFFFFF" TEXT="#080000"> <div> <B><IMG SRC="c6c77320.png" border=0 width="631" height="50" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></div> <bR> <div> <B><IMG SRC="e380a1e0.png" border=0 width="10" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><A HREF="index.htm" TARGET="_top" TITLE="T u r b i n e M e t r o l"><U><B><IMG SRC="bfe321e0.png" border=0 width="50" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><B><IMG SRC="e380a1e0.png" border=0 width="10" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><A HREF="id23.htm" TARGET="_top" TITLE="PRODUCTS"><U><B><IMG SRC="b48511e0.png" border=0 width="81" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><B><IMG SRC="e380a1e0.png" border=0 width="10" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><A HREF="id55.htm" TARGET="_top" TITLE="SERVICES"><U><B><IMG SRC="b4a4c1e0.png" border=0 width="76" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><B><IMG SRC="e380a1e0.png" border=0 width="10" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><A HREF="id66.htm" TARGET="_top" TITLE="PUBLICATIONS"><U><B><IMG SRC="b4c681e0.png" border=0 width="104" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><B><IMG SRC="e380a1e0.png" border=0 width="10" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><A HREF="id68.htm" TARGET="_top" TITLE="NEWS"><U><B><IMG SRC="cb13c1e0.png" border=0 width="60" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"><IMG SRC="e1a1e1e0.png" border=0 width="30" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><A HREF="id2.htm" TARGET="_top" TITLE="COMPANY"><U><B><IMG SRC="b2b4f1e0.png" border=0 width="79" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><B><IMG SRC="e380a1e0.png" border=0 width="10" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><A HREF="id14.htm" TARGET="_top" TITLE="CONTACT US"><U><B><IMG SRC="b2d461e0.png" border=0 width="70" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><B><IMG SRC="e3c0a1e0.png" border=0 width="10" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><A HREF="id78.htm" TARGET="_top" TITLE="CUSTOMERS"><U><B><IMG SRC="e3a631e0.png" border=0 width="99" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><B><IMG SRC="e3b0a1e0.png" border=0 width="10" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><A HREF="id17.htm" TARGET="_top" TITLE="ASSOCIATES"><U><B><IMG SRC="b30601e0.png" border=0 width="96" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><B><IMG SRC="e380a1e0.png" border=0 width="10" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></div> <DIV ALIGN="LEFT"></DIV> <div> <B>NACHDRUCK AUS </B><I><B>ENGINEERING</B></I><B> OKTOBER 2002 </B></div> <div> <B>(die Formatierung des Originalartikels wurde verandert) </B></div> <div> <B>Me?technik </B></div> <bR> <DIV ALIGN="LEFT"></DIV> <div> <B><IMG SRC="d23fa630.png" border=0 width="250" height="99" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></div> <bR> <div> <B>Der perfekte Kreis </B></div> <bR> <div> <B>Hochprazise Messungen an Turbinenrotoren verhindern </B></div> <div> <B>teure Stapelfehler, schreibt John Saddlers</B><FONT SIZE="2" COLOR="#000000" FACE="Verdana" ><B> </B></FONT></div> <bR> <div> <B><IMG SRC="8ad902c0.jpg" border=0 width="400" height="300" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></div> <bR> <div> <B>Firmenchefs</B><B> </B><B>werden normalerweise blass, wenn sie mit den Kosten eines Me</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>systems konfrontiert werden, das sie fur ihre Firma anschaffen wollen. Abgesehen von dem Kostenaufwand an sich, herrscht allgemein die Auffassung, dass das Prufen keine wertsteigernde Aktivitat sei und ist daher in der modernen Unternehmenskultur verpont. Dies trifft insofern zu, als die Kultur des Prufens schon immer daraus bestanden hat, Fehler aufzudecken -- das sollte aber nicht die Tatsache verschleiern, dass eine gute Qualit?tskontrolll?sung auf lange Sicht Geld einsparen wird. </B></div> <bR> <div> <B>Nehmen Sie ein neues, rechnergestutztes Me</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>system als Beispiel, welches riesige Gasturbinenkomponenten pr?zise misst. Das Unternehmen Turbine Metrology aus Kansas City im Bundesstaat Missouri, USA, das im Bereich Zirkulargeometrie-Me?technik tatig ist, hat sich zum Lieferanten fur das gro?e Stromerzeugungsgeschaft von General Electric entwickelt. Das Messen von Rotoren fur Gasturbinengeneratoren ist von besonderer Bedeutung, da der exakte Zusammenbau dieser Komponenten einen entscheidenden Einfluss auf den Verschlei? der Lager und somit auf die Lebensdauer der fertigen Turbine hat. </B></div> <bR> <div> <B>Fruhere Versuche, ein System fur diese Art von Messung zu entwickeln, waren bekanntlich von Fehlschlagen gepragt, v.a. aufgrund der gro</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>en Anzahl von Me<IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0">punkten, die erfasst werden mussen, um Rundlauf, Konzentrizitat, Exzentrizitat und Ebenheit der zu messenden Werkstucke exakt bestimmen zu konnen, und auch durch die Bedingungen, unter denen diese Messungen durchgefuhrt werden mussen. Funktionstuchtige Systeme sind haufig dafur kritisiert worden, dass sie au</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>erst langsam arbeiten und/oder nur in genormten R?umen eingesetzt werden konnen. </B></div> <bR> <div> <B>Rotation </B></div> <div> <B>Das Paragon-System, unter welchem die Me</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>maschine der Firma Turbine Metrology bekannt ist, wurde entwickelt, um die rotierenden Komponenten einer Turbinenrotoreinheit zu messen. Diese Komponenten haben einen Durchmesser von bis zu 2,44 Metern, eine Lange von 3 Metern und ein Gewicht von uber 11 Tonnen. Beim Zusammenbau werden ca. 24 dieser Komponenten gestapelt und zusammengeschraubt, um so den rotierenden Kern der Stromgeneratoreinheit zu bilden. Die Genauigkeit dieser Komponenten ist ausschlaggebend f</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>r die Leistung der fertigen Einheit. Wenn jede Komponente auch nur wenige Hundertstelmillimeter au</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>erhalb des vorgegebenen Bereichs z.B. fur Ebenheit liegt, werden die sich summierenden Toleranzen zu einem Stapel fuhren, bei dem die Lagerfl?chen nicht korrekt ausgerichtet sind, was wiederum zu vorzeitigem Lagerverschlei</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B> und moglicherweise zu einem katastrophalen Ausfall fuhrt. Mit derzeitig verfugbaren Produktionsmethoden ist es praktisch unmoglich, diese massiven Komponenten mit so geringen Toleranzen zu bauen, dass sie einfach zusammengeschraubt werden konnen, ohne gepr<IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0">ft werden zu mussen. </B></div> <bR> <div> <B>Problem </B></div> <div> <B>Bei fruheren Versuchen, zirkulargeometrische Messungen durchzufahren, wurde mit kleinen Geraten, ahnlich denen, die in Laboren verwendet werden und die nur eine Flache zu einer Zeit messen k?nnen, gearbeitet. Das machte die Messung und das wechselseitige Verhaltnis mehrerer Flachen zueinander zu einem sehr langwierigen Prozess. Es wurden ein paar Systeme entwickelt, die zwei bis vier Flachen in einer Fast-Echtzeit messen konnten; diese Systeme waren jedoch entweder langsam, basierend auf fehlerhaften Algorithmen, oder nicht fur den Einsatz in einer Produktionsumgebung geeignet. </B></div> <bR> <div> <B>"Die mechanischen Aspekte dieses Verfahrens sind schwierig; diese gro</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>en und schweren Rotoren mussen prazise genug zentriert und rotiert werden, um zu verhindern, dass ihr Rundlauf die Messungen beeinflusst," sagt Neill Fleeman, der technische Leiter. "Der schwierigste Teil jedoch war schon immer die Verarbeitung der </B></div> <div> <B>enormen Datenmenge, die erforderlich ist, um Werkst?cke dieses Ausma</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>es grundlich bestimmen zu konnen und gleichzeitig den Einfluss von seismischen und akustischen Eingaben auszuschalten. Ich habe Systeme gesehen, die haufiger au</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>er Betrieb waren, als dass sie gelaufen waren; die gro</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>ere Fehler verursacht haben, als dass sie versucht hatten zu messen; und die Ergebnisse lieferten, die mehr auf Gerauschen als auf tatsachlicher Geometrie basierten." Da das erneute Stapeln eines bereits zusammengebauten Rotors 150.000,- US-Dollar und mehr kosten kann, sind diese Messungen entscheidend. </B></div> <bR> <div> <B>Turbine Metrology machte sich daran, diese Probleme zu losen, indem sie ihr neues Paragon-System von Grund auf entwickelten. Laut Fleeman ist die Fahigkeit, wesentlich mehr Abtastungen wahrend einer einzigen Umdrehung zu erfassen, der Schlussel zu einer erfolgreichen Losung. Durch das Erfassen von 1,2 Mio. Me</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>punkten pro Sekunde ermoglicht es Paragon, alle notwendigen Messungen wahrend eines einzigen Umlaufs des Werkstucks durchzufuhren. </B></div> <bR> <div> <B>Rundlauf </B></div> <div> <B>Paragon wurde mit soliden mechanischen Stutzen entwickelt und kommt auf speziell gebauten, ultrapr?zisen Inspektionsrundtischen zum Einsatz, die von Eimeldingen Techniche aus USA. Der Rundlauf dieser Tische wird in Submikron-Einheiten gemessen. Zur Erfassung der Winkelposition des Tisches werden Heidenhain-Drehgeber verwendet. Paragon kann Daten aus bis zu acht Eingangskanalen verarbeiten; beim Standardsystem tasten vier elektronische 2-Richtungs-Me</B><B><IMG SRC="d250a0c0.png" border=0 width="10" height="12" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>kopfe von Brown und Sharpe die Flachen der Werkstucke mit einer Genauigkeit von 0,1 Mikrometern ab. Diese Komponenten sind schon an sich fahig, in sehr kurzer Zeit eine riesige Menge an Informationen uber einen Turbinenrotor exakt zu erzeugen. Das Problem, das sich Fleeman dann stellte, war, wie er diese Informationsmenge effektiv verarbeiten sollte. </B></div> <bR> <div> <B>Eine Moglichkeit war, ein dediziertes Datenerfassungsgerat f</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>r das Erfassen der Daten und einen Rechner f?r Datenauswertungsanwendungen einzusetzen. Dies hatte aber zum einen die Kosten in die H?he getrieben und zum anderen die Komplexitat des Systems vergrossert. Der Einsatz eines einzigen Rechners f?r beide Zwecke verursachte jedoch ein anderes Problem: die Notwendigkeit, ein Datenerfassungssystem zu finden, welches mit der erforderlichen Geschwindigkeit und Genauigkeit arbeitete, aber auch unter dem Betriebssystem des eingesetzten Rechners laufen </B></div> <div> <B>w</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>rde. Dadurch konnte sich das Betriebssystem darauf konzentrieren, die Daten zu verarbeiten, die bereits erfasst worden sind. ?Rechnerleistung muss verfugbar sein, wenn man sie braucht. Betriebssysteme wie Windows verbrauchen viele Rechnerperioden auf der PC-Plattform, und wenn sie die Steuerung der CPU (Zentraleinheit) ?bernehmen, wird sie f</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>r lange Zeit beibehalten. Falls Daten?bertragungsfunktionen unter Windows laufen wurden, ware das System anfallig f</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>r Situationen, in denen Windows mit anderen Aufgaben beschaftigt ist und w</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>rde dann moglicherweise den Datenfluss unterbrechen. Dies hatte fatale Auswirkungen auf die Algorithmen der Filter und somit auf die Flachendaten, die durch sie erzeugt werden." </B></div> <bR> <div> <B>Die Microstar Laboratories iDSC 1816 Leiterplatte, die 16-Bit-Aufl?sung in acht simultanen Datenerfassungskan?len mit ziegelmauerstarken Anti-Aliasingfiltern in jedem Kanal kombiniert, war die L?sung. Die iDSC 1816 tastet Analogeingaben mit einem Durchsatz von 1,2 Mio. Abtastungen pro Sekunde mit einer Abtastrate bei jedem Kanal, der von 8 bis zu 153.600 Abtastungen pro Sekunde reicht. Analoge Anti-Aliasingfilter vierter Ordnung, die sich auf der Leiterplatte befinden, leiten Signale an die Dezimierungsfilter in den acht Sigma-Delta Analog-Digitalwandlern weiter. </B></div> <bR> <div> <B>Multitasking </B></div> <div> <B>Diese Hardware konvertiert Signale in simultan gefilterte Daten mit 153.600 Abtastungen pro Sekunde in jedem Kanal. Ein eingebauter Mikroprozessor, der <IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0">ber ein multitasking Echtzeit-Betriebssytem verf</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>gt, ist f</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>r Hochleistungsdatenerfassung und Steueranwendungen optimiert. Die Intelligenz der DAP-Leiterplatte steigert die Leistung der Benutzer-Schnittstelle durch Ausf</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>hrung der prozessor-intensiven Routinen in Echtzeit, so dass die SAnwendungen als </B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>blich Dadurch wird das Risiko eines Datenverlustes erheblich reduziert, unabhangig davon, wie viele Computerzyklen mit Anwendungen im Vordergrund beschaftigt sind. Der Datenerfassungsprozessor bearbeweiterhin die Spezialroutinen, bei denedie Daten der Erfassungsgerate gesammelt werden, und zwar vollig unabhangig vom Zentralprozessor (CPU).</B></div> <bR> <div> <B>Das Endergebnis ist ein System, das die Turbinenrotoren hinsichtlich Rundlauf, Exzentrizitat, Konzentrizitat und Ebenheit vollstandig bestimmen kann, indem es 720.000 Messungen wahrend einer einzigen Umdrehung des       Werkst</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>cks erfasst. Der Rotorenhersteller kann nun die Abmessungen der Rotoren zu einem fr</B><B><IMG SRC="d26070a0.png" border=0 width="7" height="10" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B><B>heren Zeitpunkt im Produktionsprozess genau bestimmen. Nur selten wird der Hersteller der Turbinen Abmessungen feststellen, die eine Verwendung des Rotors unm?glich machen. In den meisten F?llen wird er herausfinden, dass der Rotor innerhalb der Spezifikationen liegt und, da er jeweils die exakten Abmessungen vorliegen hat, wird er in der Lage sein, den Rotor mit komplement?ren Rotoren zu kombinieren. So wird er am Schluss ein fertiges Produkt haben, das prazise genug ist, um die Lebensdauer der Lager zu maximieren und teure Demontagen zu vermeiden. </B></div> <bR> <div> <B>"PARAGON", "PARAGON Zirkulargeometrisches Inspektionssystem" und "TrueBuild" sind eingetragene Warenzeichen von Turbine Metrology LLC. </B></div> <bR> <bR> <DIV ALIGN="LEFT"></DIV> <div> <B>DOWNLOAD</B><FONT SIZE="2" COLOR="#000000" FACE="Verdana" ><B> a PDF of this article in:</B></FONT><B>     </B><A HREF="http://www.turbinemetrology.com/P-ENGINEERING.pdf" TARGET="_top" TITLE="http://www.turbinemetrology.com/P-ENGINE"><U><B><IMG SRC="cbe27140.png" border=0 width="39" height="20" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A><B>      </B><A HREF="http://www.turbinemetrology.com/P-ENGINEERING-DEU.pdf" TARGET="_top" TITLE="http://www.turbinemetrology.com/P-ENGINE"><U><B><IMG SRC="cbc20140.png" border=0 width="32" height="20" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A></div> <bR> <bR> <div> <A HREF="id54.htm" TARGET="_top" TITLE="CIRCULAR GEOMETRY"><U><B><IMG SRC="c51621e0.png" border=0 width="98" height="30" ALIGN="BOTTOM" HSPACE="0" VSPACE="0"></B></U></A></div> <bR> </td> </tr></table></body>