Objektivierung der gefühlten Rauheit

BMWi INNO-KOM-Ost MF 140158 | Laufzeit: 03.2015 – 02.2017 Martin Strangfeld, FILK Freiberg
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Ergebnisse

Ziel des Vorhabens war es, die gefühlte Rauheit weicher Materialien mit Hilfe eines neuen Konzepts durch einen objektiven Parameter zu beschreiben. Dabei wurden die Deformations- und Topografieeigenschaften in die Erstellung des Parameters so integriert, dass die gleichzeitige Wahrnehmung von Rauheit und Deformation (der Strukturen) berücksichtigt wird. Es wurde die Bewegung des Fingers über raue, deformierbare Oberflächen mittels eines Modells simuliert und die dazu erforderlichen Materialdaten einbezogen. Der so ermittelte Parameter wurde auf eine industrienahe Anwendung optimiert, sodass im Ergebnis ein Bewertungsalgorithmus zur Bestimmung der gefühlten Rauheit entstand, welcher softwaretechnisch in verschiedene taktile Messgeräte integrierbar ist.

Das Modell besteht aus 5 Massen, welche durch Feder- und Dämpfungselemente linear miteinander verbunden sind. Diese 5 Massen repräsentieren Rezeptoren innerhalb der menschlichen Fingerbeere. Die äußeren der 5 Massen sind jeweils wiederum über die Feder-Dämpfer-Kombination an eine starre Umgebung angebunden. Das Modell ist über die Werte für k (Federkonstante), µ (geschwindigkeitsproportionale Dämpfung), mi (Masse) und l (Abstand zwischen zwei Massen) parametrisierbar. Das Rauheitsprofil bestimmt die resultierenden Abstände zwischen den Einzelmassen, bzw. Hautrezeptoren.

Die Grundannahme des Modells besteht darin, dass beim Tastversuch große Abstände zwischen den angeregten Rezeptoren (Massen) gefühlsmäßig mit einer größeren Rauheit verbunden werden. Die Deformationseigenschaften des Materials fließen direkt in die unter höherer Kraft gemessene Rauheitslinie ein. Im Ergebnis kann das Modell die subjektiv eingeordneten Materialien grundsätzlich unterscheiden. Jedoch werden unterschiedliche Materialgruppen, wie komplette (kaschierte und lackierte) Industriematerialien und einfache (geprägte) Folien auf verschiedenen Skalen eingeordnet. In sich betrachtet ist die Einordnung gut, über alle Materialien hinweg stimmt jedoch die Metrik nicht.

 

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Danksagung

Das Forschungsvorhaben „Objektivierung der gefühlten Rauheit“, Reg.-Nr.: MF140158 wurde anteilig vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages innerhalb des Förderprogramms „FuE-Förderung gemeinnütziger externer Industrieforschungsein-richtungen in Ostdeutschland – Modul Marktorientierte Forschung und Entwicklung (MF)“ über den Projektträger EuroNorm GmbH gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.

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