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Handbuch Optische Messtechnik

Praktische Anwendungen für Entwicklung, Versuch, Fertigung und Qualitätssicherung

Autor	Michael Schuth, Wassili Buerakov
Verlag	Carl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr	2017
Seitenanzahl	736 Seiten
ISBN	9783446436619
Format	PDF/ePUB
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	239,99 EUR

Die Herstellung eines Produktes erfordert von der Entwicklung bis zur Fertigung die unterschiedlichsten Technologien, Konzepte und Methoden. Das vorliegende Buch zeigt auf, wie man optische Messtechnik einsetzen kann, um in den verschiedenen Phasen des Produktentstehungsprozesses schneller, kostengünstiger und sicherer zum gewünschten Ergebnis zu kommen. Optische Messtechnik kann z.B. in der Entwicklungsphase zur Bauteiloptimierung, Schwachstellenanalyse, Konturvermessung von Prototypen, zur Dehnungsanalyse und Verformungsmessung eingesetzt werden. Mit optischen Verfahren können Bauteile optimiert, auf Fehler untersucht und die Materialauswahl unterstützt werden. In der Fertigung dient die optische Messtechnik zur Fertigungssteuerung und Qualitätssicherung. Das Spektrum der Anwendungen ist fast unbegrenzt. Die Autoren möchten im vorliegenden Buch dem Anwender anhand von vielen Praxisbeispielen aus der Industrie aufzeigen welche Anwendungen es gibt, wann sie sich rentieren und wie sie mit Unterstützung von Lieferanten umgesetzt werden können.

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Leseprobe

Entfernungsmessung
Verformungsmessung
Schwingungsmessung
Temperaturmessung
Rauheitsmessung
Untersuchung von Fluidströmungen
3D-Objektvermessung
Fehlstellendetektion
Spannungsanalyse
Messung von Dreh- und Winkelgeschwindigkeiten
Schadstoffmessung
Partikelmessung
Schichtdickenmessung
Untersuchung von Kleinstrukturen

Blick ins Buch

Inhaltsverzeichnis

Vorwort	6
Inhaltsverzeichnis	8
Die Autoren	26
Firmen, die mit Praxisbeispielen im Handbuch vertreten sind	28
Einleitung	30
1 Geschichte der Optik	30
2 Bedeutung der opti schen Technologien heute	36
2.1 Bedeutung der optischen Technologien in der Technik	36
2.2 Bedeutung der optischen Technologien im Militärsektor	39
2.3 Bedeutung der optischen Technologien in der Medizin	39
3 Bedeutung der optischen Technologie in Zukunft	41
4 Literaturverzeichnis	44
TEIL I 3D-Formerfassung	46
1 Einleitung	48
1.1 Historischer Rückblick	48
1.2 Nichtoptische Messtechnik	48
1.3 Übersicht	50
2 Lichtschnittverfahren	54
2.1 Verfahrensgrundlagen	54
2.2 Beschreibung des Lichtschnittverfahrens	55
2.3 Messeinflüsse beim Lichtschnittverfahren	58
2.4 Grenzen des Lichtschnittverfahrens	59
2.5 Kalibrierung beim Lichtschnittverfahren	60
2.6 Nachbearbeitung der Messdaten beim Lichtschnittverfahren	61
2.7 Anwendungsbeispiele für das Lichtschnitt verfahren	62
2.7.1 Geometriekontrolle von Gussrohren	62
2.7.2 Prüfung von Jochprofilträgern ohne Taktzeitverlust	64
2.7.3 Vermessen eines Traktors	65
2.7.4 Engineering eines Flugzeug innenraums – vom Scan zum 3D-CAD-Modell	66
2.7.5 Robotergeführte optische CMM-Scanner	68
2.7.6 Verbau von Windschutzscheiben	69
2.7.7 Spalt-Bündigkeitsmessung an Karosserieteilen	70
2.7.8 Nietenprüfung im Flugzeugbau	70
2.7.9 Vermessen von Karossen	70
2.7.10 Reverse Engineering im Rennsport	71
2.7.11 Vermessen und Auswerten der Tornadolinie	74
2.7.12 Das messtechnische Geheimnis der Poleposition von Red Bull Technology	76
2.7.13 Einsatz multisensorischer Messsysteme in Fertigung von hochpräzisen Bauteilen	78
2.7.14 Optische Qualitätssicherung im Fahrzeugbau bei Volvo	80
2.7.15 Optische Untersuchung von im Gesenk geschmiedeten Implantaten	81
2.7.16 Vermessung von Blechteilen im Automobilbau	83
2.7.17 Digitalisieren eines komplexen Türschließsystems	83
2.7.18 Laserscantechnik in einer Zinkdruckgießerei	87
3 Streifenprojektion	89
3.1 Verfahrensgrundlagen	89
3.2 Beschreibung des Streifenprojektionverfahrens	90
3.2.1 Zeitlich codierte Verfahren	90
3.2.2 Gray-Code	91
3.2.3 Phasen-codierte Verfahren	91
3.2.4 Frequenzcodierte Verfahren	92
3.2.5 Örtlich codierte Verfahren	92
3.2.6 Sonstige Codierverfahren	93
3.2.7 Vergleich der Codierverfahren	93
3.2.8 Streifenprojektionstechniken	94
3.2.9 Zweikamerasysteme	94
3.2.10 Vermessung von Kleinstrukturen bzw. kleinen Objekten	95
3.3 Kalibrierung bei der Streifenprojektion	95
3.4 Anwendungsbeispiele der Streifenprojektion	95
3.4.1 Systemlösung ATOS (GOM GmbH): Vollflächige Geometriemessung	96
3.4.2 3D Digitalisierung eines Gebissabdrucks	100
3.4.3 Schadensanalyse bei Pkw-Pkw-Kollisionen	101
3.4.4 Fahrzeuginnenraumvermessung	102
3.4.5 Nicht-industrielle Anwendungen (Archäologie)	102
3.4.6 3D-Vermessung von Jagdwaffen	103
3.4.7 3D-Vermessung im Werkzeugbau	105
3.4.8 3D-Vermessung im Formenbau	106
3.4.9 Digitalisierung eines Fahrzeugdesignmodells	106
3.4.10 Optische Qualitätssicherung des neuen Honda Civic	108
3.4.11 Schnelle Nietenprüfung im Flugzeugbau	111
3.4.12 Untersuchung von Spaltmaßen im Automobilbau	112
3.4.13 Untersuchung eines Turbinenlaufrads	113
3.4.14 3D-Qualitätsprüfung von Getriebe gehäusen für Nutzfahrzeuge	115
3.4.15 3D-Qualitätsprüfung von Lagergehäusen für Vier-Takt-Motoren	116
3.4.16 3D-Qualitätsprüfung von Turbinenschaufeln	117
3.4.17 3D-Qualitätsprüfung und Fahrzeug vermessung in der Formel 1TM	118
4 Photogrammetrie	120
4.1 Prinzip der Photogrammetrie	120
4.1.1 Verfahrensgrundlagen	120
4.1.2 Messverfahren der Photogrammetrie	121
4.2 Anwendungsbeispiele der Photogrammetrie	123
4.2.1 Einsatz mobiler optischer Koordinatenmesstechnik beim Aufbau von Offshore-Windenergieanlagen	123
4.2.2 Qualitätssicherung an BMW-Cabriolets	128
4.2.3 Mobile 3D-Koordinatenmesstechnik für den Schiffbau	135
4.2.4 3D-Vermessung von Fenstern für Luxusyachten	140
4.2.5 Vermessung der Rotorblattflansche von Windkraftanlagen	140
4.2.6 Messen unter anspruchsvollen Bedingungen	142
4.2.7 3D-Inspektion von Zügen	144
5 Triangulationssensor	146
5.1 Verfahrensgrundlagen	146
5.2 Messverfahren des Triangulationssensors	146
5.3 Anwendungsbeispiele der Triangulationssensoren	147
5.3.1 Dickenmessung von Gummibahnen für das Baugewerbe	147
5.3.2 Dickenmessung von Folie	148
5.3.3 Zweiseitige Dickenmessung mit Laserprofilsensoren	148
6 Weißlichtinterferometrie	151
6.1 Verfahrensgrundlagen	151
6.2 Beschreibung des Weißlichtinterferometrie verfahrens	152
6.3 Anwendungsbeispiele der Weißlichtinterferometrie	153
6.3.1 Vergleich zu taktilen Messsystemen	153
6.3.2 Oberflächenuntersuchungen mit Weißlichtinterferometrie	154
7 Optische Kohärenztomografie	156
7.1 Verfahrensgrundlagen	156
7.2 Messverfahren der optischen Kohärenztomografie	156
8 Konfokale Mikroskopie	158
8.1 Verfahrensgrundlagen	158
8.2 Messverfahrens der konfokalen Mikroskopie	159
8.3 Anwendungsbeispiele der konfokalen Mikroskopie	161
8.3.1 Vermessung der Schneidkante einer Gewindeschneidplatte	161
8.3.2 Oberflächenstruktur- und Rauheiterfassung	163
8.3.3 Anwendungsbeispiele aus der Medizintechnik	165
8.3.4 Konfokale Mikroskopie bei additiven Fertigungsverfahren	166
8.3.5 Untersuchung von Mikrostrukturen in Forschung und Produktion	167
9 Chromatisch-konfokales Messverfahren	170
9.1 Verfahrensgrundlagen	170
9.1.1 Beschreibung des chromatisch-konfokalen Messverfahrens	170
9.1.1.1 Chromatisch-konfokale Spektralinterferometrie	172
9.2 Anwendungsbeispiele der chromatisch-konfokalen Mikroskopie	173
9.2.1 Untersuchung von Dichtelementen und -flächen	173
9.2.2 Anwendungsbeispiele aus der Medizin	174
10 Streulichtsensor	176
10.1 Verfahrensgrundlagen	176
10.2 Messverfahren des Streulichtsensors	177
10.3 Anwendungsbeispiele des Streulichtsensors	179
10.3.1 Rauheitsmessung während des Walzenschleifens	179
10.3.2 Flächenrauheitsmessung von Kegelrollen	179
10.3.3 100%-Messung bei gehonten Lagerringen	180
11 Lasertracer	181
11.1 Verfahrensgrundlagen	181
11.2 Messverfahren des Lasertracers	182
11.3 Anwendungsbeispiele der Lasertracer	183
11.3.1 Inspektion von Flugzeugen	183
11.3.2 Steigerung der Effizienz von Wasserkraftwerken	185
11.3.3 Vermessung von Schienenfahrzeugen und deren Komponenten	188
12 Autofokussensor	190
12.1 Verfahrensgrundlagen	190
12.2 Messverfahren des Autofokussensors	190
13 Kontrastvergleichs autofokussensor	194
13.1 Verfahrensgrundlagen	194
13.2 Messverfahren des Kontrastvergleichs autofokussensors	194
13.2.1 Telezentrische Zoomobjektive für die Kontrastvergleichsautofokussensoren	195
13.2.2 Optische Grenzen des Kontrast vergleichsautofokussensors	196
14 Interferometrische Abstands- bzw. Entfernungsmessung	198
14.1 Verfahrensgrundlagen	198
14.2 Messverfahren zur interferometrischen Abstands- bzw. Ent fernungsmessung	199
14.2.1 Homodyne Interferometrie	199
14.2.2 Homodyne Interferometrie mit Quadraturerfassung	200
14.2.3 Heterodyne Interferometrie	200
14.2.4 Vermessung von großen Bauteilen mithilfe eines Laserradars	201
15 Konoskopische Holografie	204
15.1 Verfahrensgrundlagen	204
15.2 Messverfahren der konoskopischen Holografie	205
16 Ellipsometrie	207
16.1 Verfahrensgrundlagen	207
16.2 Messverfahren der Ellipsometrie	208
17 3D-Formprüfinterferometrie	210
17.1 Verfahrensgrundlagen	210
17.2 Beschreibung des Messverfahrens der 3D-Formprüfinterferometrie	211
17.3 Aufbau und Funktionsweise des Prismen interferometers	212
17.4 Anwendungsbeispiele der 3D-Formprüf interferometrie	214
17.4.1 Ebenheitsprüfung von polierten, geläppten, flachgehonten und feingeschliffenen Präzisionsteilen	215
17.4.2 Messung großer Flächen	215
18 Mehrwellenlänge- Interferometrie	217
18.1 Verfahrensgrundlagen	217
18.2 Messverfahren der Mehrwellenlänge- Interferometrie	218
18.3 Anwendungsbeispiele der Mehrwellenlänge-Interferometrie	221
18.4 Linsenvermessung mithilfe eines Mehrwellenlängen-Interferometers	221
19 Fokus-Variation	224
19.1 Verfahrensgrundlagen	224
19.2 Messverfahren der Fokus-Variation	225
19.3 Anwendungsbeispiele der Fokus-Variation	226
19.3.1 Hochgenaue Oberflächenmessung von Schaftwerkzeugen in der spangebenden Industrie	226
19.3.2 3D Oberflächenmessungen in der Mikropräzisionsfertigung	227
20 Deflektometrie	229
20.1 Verfahrensgrundlagen	229
20.2 Messverfahren der Deflektometrie	230
20.3 Anwendungsbeispiele der Deflektometrie	231
21 Makyoh-Sensor	233
21.1 Verfahrensgrundlagen	233
21.2 Messverfahren mit Makyoh-Sensor	234
22 Schattenwurfverfahren	235
22.1 Verfahrensgrundlagen	235
22.2 Beschreibung des Schattenwurfverfahrens	236
22.3 Anwendungen des Schattenwurfverfahrens	236
22.3.1 Berührungslose Schneidkanten vermessung	236
22.3.2 Automatische Holzplatten vermessung	237
23 Terrestrisches Laserscanning	238
23.1 Verfahrensgrundlagen	238
23.2 Messverfahren des terrestrischen Laserscannings	239
23.3 Anwendungsbeispiele des terrestrischen Laserscannings	241
23.3.1 Terrestrische Flugzeugvermessung	242
23.3.2 Digitalisierung des Wasserkraftwerkes Atlantis	242
23.3.3 Terrestrische Truck-Vermessung	243
24 Shape from Shading	244
24.1 Verfahrensgrundlagen	244
24.2 Messverfahren Shape from Shading	245
25 Hybride Messverfahren	247
25.1 Verfahrensgrundlagen	247
25.2 Beschreibung der hybriden Messverfahren	248
25.3 Anwendungsbeispiele der hybriden Mess verfahren	250
26 Literaturverzeichnis zu Teil I	252
TEIL II Temperaturerfassung	254
1 Einleitung	256
1.1 Historischer Rückblick	256
1.2 Nichtoptische Messtechnik	257
1.3 Grundbegriffe	257
1.4 Übersicht	258
2 Thermografie	260
2.1 Verfahrensgrundlagen	260
2.2 Messverfahren der Thermografie	261
2.2.1 Wichtige Einflussgrößen bei thermografischen Messungen	262
2.2.1.1 Emissionsgrad	262
2.2.1.2 Atmosphäreneinfluss bei thermografischen Messungen	264
2.2.1.3 Einfluss von Strahlungsquellen bei thermografischen Messungen	264
2.2.1.4 Aufbau einer modernen Thermografiekamera	265
2.2.1.5 Einfluss der Auflösung einer Thermografiekamera	265
2.2.1.6 Kalibrierung	266
2.3 Anwendungsbeispiele der Thermografie	266
2.3.1 Bauthermografie	267
2.3.2 Thermografische Untersuchung von Elektrobauteilen	268
2.3.3 Thermografische Untersuchung einer Großraumpumpe	268
2.3.4 Thermografische Untersuchung von Elektroanlagen	269
2.3.5 Thermografie in der vorbeugenden Instandhaltung	270
2.3.6 Automatische Zustands überwachung von Gießpfannen (Transport von Flüssigstahl)	272
2.3.7 Steuerung der Temperaturverteilung in Druckgussformen	276
2.3.8 Steuerung der Temperaturverteilung bei Thermoformingprozessen	277
2.3.9 Kontrolle von Bierfässern	277
2.3.10 Detektion von Mikroleckagen	278
2.3.11 Erfassung der Temperaturverteilung bei Überwachungsaufgaben	279
2.3.12 Schlackedetektion	280
2.3.13 Detektion von Reststoffen in Edelstahlformen	281
2.3.14 Wahrnehmung menschlicher Gefühle	282
2.3.15 Thermografische Untersuchungen der Zerspanzone	284
2.3.16 Wärmebildkameras im Bereich der Brennstoffzellen- und Batterietechnologie	286
3 Pyrometrie	288
3.1 Verfahrensgrundlagen	288
3.2 Messverfahren der Pyrometrie	288
3.2.1 Bauarten der Pyrometer	289
3.2.2 Einfluss des Messabstands auf pyrometrische Messungen	291
3.2.3 Kalibrierung	293
4 Faseroptische Temperatur messung	294
4.1 Verfahrensgrundlagen	294
4.2 Messverfahren der faseroptischen Temperaturmessung	295
4.2.1 Integriertes faseroptisches Mess system (DTS) mit Messung der Raman-Streuung	296
4.2.2 Integriertes faseroptisches Messsystem (DTS) mit Messung der Rayleigh-Streuung	297
4.2.3 Faseroptische Temperaturmessung mit Faser-Bragg-Gittern	298
4.2.4 Kombination aus faseroptischer und pyrometrischer Temperaturmessung	299
4.2.5 Thermochrome faseroptische Temperaturmessung	300
4.2.6 Weitere faseroptische Messprinzipien	301
5 Literaturverzeichnis zu Teil II	302
TEIL III Strömungsuntersuchung	304
1 Einleitung	306
1.1 Historischer Rückblick	306
1.2 Nichtoptische Messtechnik	307
1.3 Übersicht	308
1.4 Dopplereffekt	308
2 Laser-Doppler-Anemometrie (LDA/LDV)	310
2.1 Verfahrensgrundlagen	310
2.2 Messverfahren der LDA	311
2.2.1 Zweistrahl-Laser-Doppler-Anemometrie	312
2.2.2 Referenzstrahl-Laser-Doppler-Anemometrie	313
2.2.3 Weitere Laser-Doppler-Anemometrie-Ausführungen	314
3 Phasen-Doppler-Anemometrie (PDA)	315
3.1 Verfahrensgrundlagen	315
3.2 Messverfahren der PDA	315
4 Laser-2-Fokus Anemometrie (L2F)	317
4.1 Verfahrensgrundlagen	317
4.2 Messverfahren der L2F	317
5 Particle Image Velocimetry (PIV)	320
5.1 Verfahrensgrundlagen	320
5.2 Messverfahren der Particle Image Velocimetry	321
5.3 Anwendungsbeispiele	323
5.3.1 Anwendung des Verfahrens PIV in der Motorenentwicklung	323
5.3.2 Anwendung des Verfahrens PIV in der Fluidmechanik	324
6 Particle Tracking Velocimetry (PTV)	326
6.1 Verfahrensgrundlagen	326
6.2 Messverfahren der Particle Tracking Velocimetry	326
7 Laserinduzierte Fluoreszenz (LIF)	329
7.1 Verfahrensgrundlagen	329
7.1.1 Messverfahren der laserinduzierten Fluoreszenz	329
7.2 Anwendungsbeispiele	330
7.2.1 Anwendung des Messverfahrens LIV bei Untersuchung von Zerstäubungs prozessen	330
7.2.2 Anwendung des Messverfahrens PLIF bei Untersuchung von Verbrennungen	332
8 Doppler Global Velocimetry (DGV)	333
8.1 Verfahrensgrundlagen	333
8.2 Messverfahren der Doppler Global Velocimetry	333
9 Sonstige Verfahren zur Unter suchung von Fluidströmungen	335
9.1 Global Phase Doppler (GPD), Interferometric Particle Imaging (IPI)	335
9.2 Teilchenbasierte Stoß-Visualisierung (TSV)	336
9.3 Filtered Rayleigh Scattering (FRS)	336
9.4 Anwendungsbeispiele der Verfahren IMI (Inter ferometric Mie Imaging) und Shadow bei Unter suchung von Partikeln	337
9.5 Sonderverfahren – Interferometrische Mehrwellenlängen-Kinematografie	338
10 Literaturverzeichnis zu Teil III	339
TEIL IV Optische Untersuchung mechanischer Schwingungen und Bewegungsanalyse	340
1 Einleitung	342
1.1 Historischer Rückblick	342
1.2 Nichtoptische Mess technik	343
1.3 Übersicht	343
1.4 Grundbegriffe	343
1.4.1 Mechanische Schwingung	344
1.4.2 Darstellung von Schwingungen	345
1.4.3 Übertragungsfunktion	345
1.4.4 Messen von Schwingungen	346
2 Laservibrometrie	348
2.1 Verfahrensgrundlagen	348
2.2 Messverfahren der Vibrometrie	349
3 Bildkorrelation	350
3.1 Verfahrensgrundlagen	350
3.2 Messverfahren der Bildkorrelation	351
3.3 Anwendungsbeispiele für die Bildkorrelation zur Schwingungsmessung	354
4 Holografie zur Schwingungsmessung	356
4.1 Verfahrensgrundlagen	356
4.2 Messverfahren der Holografie	356
4.2.1 Elektronische Speckle-Pattern-Interferometrie (ESPI)	358
4.2.2 Erweiterung der klassischen Holografie auf dynamische Schwingungsanalyse	361
5 Bildbasierte Schwingungs analyse und Videostroboskopie	363
5.1 Verfahrensgrundlagen	363
5.2 Messverfahren der Videostrobo skopie und der bildbasierten Schwingungsanalyse	364
5.3 Anwendungsbeispiele der bildbasierten Schwingungs analyse und der Videostroboskopie	365
5.3.1 Vibrationsanalyse an einer Elektronikplatine	365
5.3.2 Prüfung der Rotorblätter von Windenergieanlagen	365
5.3.3 Hochgeschwindigkeitsmessung von Radbewegungen	367
6 Shearografie zur Schwingungsmessung	370
6.1 Verfahrensgrundlagen	370
6.2 Verfahren der Shearo grafischen Schwingungsmessung	371
6.3 Anwendungsbeispiel der Shearografischen Schwingungsanalyse	373
7 Faseroptische Schwingungsmessung	376
7.1 Verfahrensgrundlagen	376
7.2 Verfahren der faser optischen Schwingungsmessung	377
8 Literaturverzeichnis zu Teil IV	378
TEIL V Oberflächenanalyse	380
1 Einleitung	382
1.1 Historischer Rückblick	382
1.2 Mechanische Grundlagen	383
1.2.1 Oberflächenrauheit, Form- und Lagetoleranzen	383
1.2.2 Rauheitskenngrößen	384
1.2.3 Übersicht der Normen	395
1.3 Nichtoptische Mess technik	395
2 Optische Verfahren vs. taktile Verfahren	398
2.1 Messbereich/Mess genauigkeit der optischen Verfahren	399
2.2 Typische Anwendungen der Verfahren	399
2.3 Übersicht der optischen Verfahren	399
3 Streulichtverfahren zur Oberflächenanalyse	401
4 Weißlichtinterferometrie zur Oberflächenanalyse	402
5 Fokusvariation zur Oberflächenanalyse	404
6 Streifenprojektion zur Oberflächenanalyse	408
7 Konfokalmikroskopie zur Oberflächenanalyse	410
8 Literaturverzeichnis zu Teil V	414
TEIL VI Messen von mechanischen Spannungen	416
1 Einleitung	418
1.1 Historischer Rückblick	418
1.2 Nichtoptische Messtechnik	418
1.3 Mechanische Grundlagen der Spannungen	419
1.4 Übersicht	421
2 Spannungsoptisches Durchlichtverfahren (klassische Spannungsoptik)	423
2.1 Verfahrensgrundlagen	423
2.2 Messverfahren der Durchlicht-SPO	424
2.3 Anwendungsbeispiele des Verfahrens der Spannungsoptik (SPO)	428
2.3.1 Untersuchung von Brillengläsern und Gestellen	428
2.3.2 Untersuchung von Kerbwirkungen und Spannungsverläufen zur Bauteil opti mierung und mechanischen Analyse	430
2.3.3 Spannungsverläufe „einfrieren“	432
2.3.4 Messung von Restspannungen in Glasflaschen	432
3 Spannungsoptisches Reflexionsverfahren	436
3.1 Verfahrensgrundlagen	436
3.2 Funktionsweise des Reflexionsverfahrens	437
3.3 Anwendungsbeispiele des Reflexionsverfahrens	438
3.3.1 Untersuchung des Spannungs verhaltens in Knochen durch Implantate	439
3.3.2 Messungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie	439
4 Thermoelastische Spannungsanalyse (TSA)	441
4.1 Verfahrensgrundlagen	441
4.2 Funktionsweise der TSA	442
4.3 Anwendungsbeispiel der TSA	443
5 Shearografie zur Messung von Spannungen	445
5.1 Verfahrensgrundlagen	445
5.2 Funktionsweise der Shearografie zur Spannungsmessung	446
6 Holografie zur Messung von Spannungen	449
6.1 Verfahrensgrundlagen	449
6.2 Funktionsweise der holografischen Spannungsmessung	450
6.3 Anwendungsbeispiel Scheibenbremsuntersuchung zur holografischen Spannungsmessung	452
7 Bildkorrelation zur Messung von Spannungen	454
7.1 Verfahrensgrundlagen	454
7.2 Funktionsweise der Bildkorrelation zur Spannungsmessung	455
7.3 Anwendungsbeispiele der Bildkorrelation	457
7.3.1 Untersuchung eines Zahnrads	457
7.3.2 Untersuchung einer Rohrzange	457
7.3.3 Untersuchung von zugbelasteten Rundproben	458
7.3.4 Untersuchung von scherbelasteten Proben	459
7.3.5 Untersuchung von Rissen	459
8 Literaturverzeichnis zu Teil VI	461
TEIL VII Abstands- und Geschwindigkeitsmessung	462
1 Einleitung	464
1.1 Historischer Rückblick	464
1.2 Nichtoptische Messtechnik	464
1.3 Grundbegriffe	466
1.4 Übersicht	466
2 Interferometrische Abstands- und Geschwindigkeitsmessung	468
2.1 Verfahrensgrundlagen	468
2.2 Das Messverfahren zur interferometrischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung	469
3 Laserdistanzmessung	471
3.1 Verfahrensgrundlagen	471
3.2 Das Messverfahren zur Laserdistanzmessung	472
3.2.1 Einzelpulsmessung	472
3.2.2 Phasenvergleichsmessung	473
3.2.3 Puls-Akkumulations-Messverfahren	473
4 Lasertriangulation	475
4.1 Verfahrensgrundlagen	475
4.2 Das Messverfahren zur Lasertriangulation	476
4.3 Anwendungsbeispiele der Lasertriangulation	478
4.3.1 Vermessung von Spannstahl	478
4.3.2 Automatische Positionierung von Synchronringen	478
5 Konfokale und chromatisch- konfokale Abstandsmessung	479
5.1 Verfahrensgrundlagen	479
5.2 Das Messverfahren der konfokalen und der chromatisch-konfokalen Abstandsmessung	480
5.2.1 Konfokale Abstandsmessung	480
5.2.2 Chromatisch-konfokale Abstandsmessung	481
6 Radiointerferometrie	483
6.1 Verfahrensgrundlagen	483
6.2 Das Messverfahren der Radiointerferometrie	484
6.3 Astronomische Abstandsmessung	484
6.3.1 Parallaxe	485
6.3.2 Rotverschiebung	487
7 Literaturverzeichnis zu Teil VII	489
TEIL VIII Verformungsmessung	490
1 Einleitung	492
1.1 Historischer Rückblick	492
1.2 Nichtoptische Mess technik	493
1.3 Übersicht	494
2 Holografie zur Verformungs messung	496
2.1 Verfahrensgrundlagen	496
2.2 Das Verfahren der Holografie	497
2.3 Anwendungsbeispiele der Holografie zur Verformungsmessung	500
2.3.1 Verformungsmessung eines Bremssattels und Vergleich mit FEM-Berechnungen	501
3 Shearografie zur Verformungsmessung	506
3.1 Verfahrensgrundlagen	506
3.2 Das Messverfahren Shearografie	507
4 Bildkorrelation zur Verformungsmessung	512
4.1 Verfahrensgrundlagen	512
4.2 Das Messverfahren Bildkorrelation	513
4.3 Anwendungsbeispiele der Bildkorrelation	515
4.3.1 Formänderungsanalyse von Umformvorgängen	515
4.3.2 Messen der Verformung von Zug-, Druck- und Biegeproben	516
4.3.3 Dynamische Verformungsmessung	518
4.3.4 Einsatz der Bildkorrelation in der Medizin	520
4.3.5 Untersuchung von Brücken mithilfe der Bildkorrelation	523
4.3.6 Einsatz der Bildkorrelation in der Fahrzeug- bzw. Luftfahrtindustrie	524
4.3.7 Untersuchung einer Flugzeugtür	526
4.3.8 360°-Untersuchung eines Druckbehälters	527
5 Streifenprojektion zur Verformungsmessung	529
5.1 Verfahrensgrundlagen	529
5.2 Das Verfahren der Streifenprojektion	530
5.3 Anwendungsbeispiele der Streifenprojektion	531
5.3.1 Untersuchung einer Membran	531
6 Photogrammetrie zur Verformungsmessung	533
6.1 Verfahrensgrundlagen	533
6.2 Das Verfahren der Photogrammetrie	534
6.3 Anwendungsbeispiele der Photogrammetrie	535
6.3.1 Untersuchung von Solarpanels	535
6.3.2 Verformungsmessung in der Klimakammer	536
6.3.3 Photogrammetrie zur Verformungs messung in der Raumfahrt	538
7 Literaturverzeichnis zu Teil VIII	542
TEIL IX Detektion von Schäden	544
1 Einleitung	546
1.1 Historischer Rückblick	546
1.2 Nichtoptische Messtechnik	547
1.3 Übersicht optischer Messverfahren	550
2 Terahertz	551
2.1 Verfahrensgrundlagen	551
2.2 Messverfahren für Terahertz-Strahlung	552
2.3 Anwendungsbeispiele	555
2.3.1 Erkennung verborgener Ondulationen in GFK-Materialien	555
2.3.2 Porenartige Materialdefekte in einem keramischen Kühlkörper	557
2.3.3 Untersuchung von Dichtringen in Kunststoffrohren	557
3 Thermografie	559
3.1 Verfahrensgrundlagen	559
3.2 Messverfahren der Thermografie	560
3.2.1 Passive Thermografie	562
3.2.2 Aktive Thermografie	563
3.2.3 Verfahren der aktiven Thermografie zur Überprüfung von Solarzellen	568
3.3 Anwendungsbeispiele der Thermografie zur Schadensdetektion	569
3.3.1 Detektion von Gaseinschlüssen im Schaum von Instrumententafeln (passive Thermografie)	569
3.3.2 Prüfung von Faserverbundwerkstoffen (Lockin-Thermografie)	570
3.3.3 Qualitätskontrolle an Leder (Lockin-Thermografie)	571
3.3.4 Kontrolle des Rumpfs von Flugzeugen (Lockin-Thermografie)	572
3.3.5 Inspektion von Laserschweißnähten (Puls-Thermografie)	573
3.3.6 Inspektion von Faserverbund werk stoffen (Transienten-Thermografie)	574
3.3.7 Inspektion von Instrumententafeln (Transienten-Thermografie)	575
3.3.8 Inspektion von Turbinenschaufeln (ultraschallangeregte Thermografie)	575
3.3.9 Inspektion von Bauteilen aus Faser keramik und aus Faserverbundwerk stoff (ultraschallangeregte Thermografie)	576
3.3.10 Prüfverfahren mit aktiver Thermografie in der Solarzellenproduktion	577
3.3.11 Thermografische Überprüfung von Faserverbundwerkstoffen (Lockin-Thermografie)	578
4 Computertomografie	580
4.1 Verfahrensgrundlagen	580
4.2 Messverfahren der Computertomografie	581
4.2.1 Erzeugung der Röntgenstrahlung	582
4.2.2 Detektion der Röntgenstrahlung	583
4.2.3 Einteilung der Röntgengeräte	585
4.3 Anwendungsbeispiele der Computertomografie	587
4.3.1 Computertomografie als Teil der Produktentwicklung	589
4.3.2 Fehler- und Maßanalyse im Leichtbau und Messdatengewinnung für Simulationen	590
4.3.3 Poren- und Restwandstärkeanalyse mittels der CT	591
4.3.4 Untersuchung von Turbinenschaufeln	592
4.3.5 Computertomografische Unter su chung von mechanischen Maschinen	592
4.3.6 Computertomografische Unter suchung von Einspritzinjektoren	592
4.3.7 Computertomografische Überprüfung von Fügenähten an Faserverbund bauteilen	594
5 Shearografie zur Detektion von Schäden	597
5.1 Verfahrensgrundlagen	597
5.2 Verfahren der shearo grafischen Detektion von Schäden	599
5.3 Anregungsarten zur shearografischen Fehlerdetektion	601
5.4 Anwendungsbeispiele der Shearografie zur Detektion von Schäden	610
5.4.1 Shearografische Untersuchung einer CFK-Platte	610
5.4.2 Shearografische Untersuchung von Druckleitungen	611
5.4.3 Endoskopische Untersuchung einer beschädigten Turbinenschaufel	612
5.4.4 Shearografische Inspektion von Helikopter-Rotorblättern	613
5.4.5 Shearografische Untersuchung der Windkrafträder	615
5.4.6 Shearografische Untersuchungen im Schiffbau	617
5.4.7 Automatisierte shearografische Untersuchungen in der Produktion	619
6 Holografie zur Detektion von Schäden	621
6.1 Verfahrensgrundlagen	621
6.2 Verfahren der holo grafischen Detektion von Schäden	622
6.3 Anwendungsbeispiel der Holografie zur Detektion von Fehlstellen	625
7 Laservibrometrie zur Detektion von Schäden	627
7.1 Verfahrensgrundlagen	627
7.2 Verfahren zur Detektion von Schäden mittels Laservibrometrie	628
7.2.1 Laservibrometrische Detektion von Fehlstellen mittels Lamb-Wellen	629
7.2.2 Detektion von strukturellen Fehlstellen mittels Laservibrometrie	630
8 Literaturverzeichnis zu Teil IX	632
TEIL X Normen in der optischen Messtechnik	634
1 Einleitung	636
1.1 Historie, Rückblick im Bereich Normung	636
1.2 Qualitätsmanagement, Normenbezug auf die Qualität von Produkten	637
2 Basiswissen Normung	639
2.1 Normen im Alltag	639
2.2 Zuordnung von Normen	640
2.2.1 Nationale (Deutsche) Normen	640
2.2.2 Europäische Normen	640
2.2.3 Internationale Normen	641
3 Übersicht von Normen in der Messtechnik, optischen Messtechnik	642
3.1 Allgemeine Normen der Messtechnik	642
3.2 Definitionen in der optischen Messtechnik	642
3.3 Magnetpulverprüfung (optisch)	643
3.4 Koordinatenmessgeräte (optisch)	643
3.5 Bestimmung und Messung von optischen Größen	643
3.6 Optische Komponenten und Messgeräte	643
3.7 Kalibrierung von optischen Systemen	644
3.8 Herstellung optischer Komponenten	644
3.9 Qualitätskontrolle für optische Systeme	644
3.10 Sicherheit optischer Systeme	644
3.11 Allgemeine Zahlen optischer Normen	645
4 Literaturverzeichnis zu Teil X	646
TEIL XI Laserschutz	648
1 Einleitung	650
2 Gefahren von Laserstrahlung	651
2.1 Schädigung des Auges	651
2.2 Schädigung der Haut	652
2.3 Schädigungen im Umfeld von Laserstrahlung	652
3 Klassifizierung von Laserstrahlung	654
4 Rechtliche Grundlagen	656
5 Schutzmaßnahmen	658
5.1 Technische und bauliche Schutzmaßnahmen	658
5.2 Organisatorische Schutzmaßnahmen	663
5.3 Persönliche Schutz maßnahmen	664
6 Zusammenfassung	669
Literaturhinweis zu Teil XI:	669
TEIL XII Optische Komponenten und Grundlagen	672
1 Einleitung	674
2 Licht und Optik	675
2.1 Eigenschaften des Lichts	675
2.2 Welle-Teilchen-Dualismus des Lichtes	676
2.3 Beugung	677
2.4 Brechung	677
2.5 Reflexion	679
2.6 Polarisation	680
2.6.1 Linear polarisiertes Licht	680
2.6.2 Unpolarisiertes Licht	681
2.6.3 Zirkular und elliptisch polarisiertes Licht	681
2.6.4 Polarisatoren	681
3 Optische Bauelemente	684
3.1 Linsen	684
3.2 Spiegel	689
3.3 Prismen, Reflexions prismen	689
3.4 Okulare	693
3.5 Blende	694
3.6 Objektive	695
3.7 Strahlteiler	696
3.7.1 Geometrische Strahlteiler	696
3.7.2 Physikalische Strahlteiler	696
3.7.3 Periodische Strahlteiler	697
3.8 Fassungen optischer Bauelemente	697
3.8.1 Fassungsarten	698
3.8.2 Konstruktionsgrundsätze für das Fassen optischer Bauelemente	698
3.8.3 Gläseraufnahmen, Halterungen verschiedenster Art	699
3.9 Glasfaserkabel (Lichtwellenleiter LWL, Endoskope)	700
3.9.1 Arten von Fasern	703
3.9.2 Fügen von Lichtwellenleitern (LWL)	705
4 Lasertechnik	706
4.1 Allgemeines zur Lasertechnik	706
4.2 Stationen in der Geschichte der Lasertechnik und Optoelektronik	707
4.3 Grundlagen der Lasertechnik	707
4.3.1 Anregungsformen	708
4.3.2 Wechselwirkung von Photonen und Atomen	708
4.3.3 Absorption eines Photons	709
4.3.4 Ionisation eines Atoms	709
4.4 Laser und Lasersysteme	711
4.4.1 Prinzipieller Aufbau eines Lasers	711
4.4.2 Festkörperlaser	712
4.4.3 Gaslaser	715
4.4.4 Flüssigkeitslaser	717
4.4.5 Weitere Laser	717
5 Grundlagen der Interferometrie	718
6 Allgemeines zu flächendeckenden Prüf- und Messverfahren, Einführung	720
7 Literaturverzeichnis zu Teil XII	722
Stichwortverzeichnis	724

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