Methodik zur Abweichungsanalyse für das prozessorientierte Toleranz- und Abweichungsmanagement in der Inbetriebnahme von Fahrerassistenzsystemen

Abstract

The increasing complexity of modern driver assistance systems places high demands on the commissioning processes of environment-detecting sensors. To meet these requirements within the framework of process-oriented tolerance management, this thesis proposes a struc-tured methodology to support users in managing tolerance- and variation-related issues. It addresses existing gaps in current approaches by expanding the scope of analysis to include commissioning processes, and by introducing a clearly defined practical procedure that con-siders mechanical and software-related contributing factors. The proposed methodology is a five-step process for analyzing relevant characteristics, con-tributing factors and tolerance chains. Based on these results, a model-based simulation is conducted to assess complex kinematic relationships. In this context, both homogeneous transformation matrices and dual quaternions are considered as alternative representations, and their computational efficiency is compared. The methodology is applied and validated using two industry-relevant use cases: one related to commissioning and the other to general assembly processes. The results demonstrate that the structured approach enables a thorough analyses to be conducted even without in-depth methodological expertise. Furthermore, simulations-based findings highlight the limits of purely analytical tolerance analysis in three-dimensional scenarios, emphasizing the importance of suitable modelling techniques.

Die zunehmende Komplexität moderner Fahrerassistenzsysteme stellt hohe Anforderungen an die Inbetriebnahmeprozesse umfelderfassender Sensoren. Um diesen Anforderungen im prozessorientierten Toleranzmanagement gerecht zu werden, wird eine strukturierte Methodik entwickelt, die den Anwender bei der toleranz- und abweichungsseitigen Absicherung unter-stützt. Bestehende Lücken in bisherigen Vorgehensweisen werden durch die Erweiterung des Betrachtungsraums auf die Inbetriebnahme und ein klar definiertes, praxisorientiertes Vorgehen geschlossen, das sowohl mechanische als auch softwareseitige Einflussgrößen berücksichtigt. Die Methodik umfasst ein fünfstufiges Vorgehen zur Analyse relevanter Merkmale, Einflussfaktoren und Toleranzketten. Hierauf aufbauend erfolgt eine modellbasierte Simulation zur Bewertung komplexer kinematischer Zusammenhänge. Dabei werden neben homogenen Trans-formationsmatrizen auch duale Quaternionen als alternative Darstellungsform untersucht und hinsichtlich ihrer Effizienz verglichen. Die Anwendung und Validierung der Methodik erfolgt an zwei industrienahen Anwendungsfällen: eines Inbetriebnahmeprozesses und eines allgemeinen Montageprozesses. Es zeigt sich, dass das strukturierte Vorgehen eine fundierte Analyse auch ohne tiefgreifende Methodenexpertise ermöglicht. Simulationsgestützte Ergebnisse verdeutlichen zudem die Grenzen analytischer Toleranzbetrachtungen in dreidimensionalen Szenarien und betonen die Bedeutung geeigneter Modellierungsansätze.