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Handbuch Optische Messtechnik

Praktische Anwendungen für Entwicklung, Versuch, Fertigung und Qualitätssicherung

AutorMichael Schuth, Wassili Buerakov
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2017
Seitenanzahl736 Seiten
ISBN9783446436619
FormatPDF/ePUB
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis239,99 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
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis8
Die Autoren26
Firmen, die mit Praxisbeispielen im Handbuch vertreten sind28
Einleitung30
1 Geschichte der Optik30
2 Bedeutung der  opti schen Technologien heute36
2.1 Bedeutung der optischen Technologien in der Technik36
2.2 Bedeutung der optischen Technologien im Militärsektor39
2.3 Bedeutung der optischen Technologien in der Medizin39
3 Bedeutung der  optischen Technologie in Zukunft41
4 Literaturverzeichnis44
TEIL I 3D-Formerfassung46
1 Einleitung48
1.1 Historischer Rückblick48
1.2 Nichtoptische  Messtechnik48
1.3 Übersicht50
2 Lichtschnittverfahren54
2.1 Verfahrensgrundlagen54
2.2 Beschreibung des Lichtschnittverfahrens55
2.3 Messeinflüsse beim Lichtschnittverfahren58
2.4 Grenzen des Lichtschnittverfahrens59
2.5 Kalibrierung beim Lichtschnittverfahren60
2.6 Nachbearbeitung der Messdaten beim Lichtschnittverfahren61
2.7 Anwendungsbeispiele für das Lichtschnitt verfahren62
2.7.1 Geometriekontrolle von Gussrohren62
2.7.2 Prüfung von Jochprofilträgern ohne Taktzeitverlust64
2.7.3 Vermessen eines Traktors65
2.7.4 Engineering eines Flugzeug innenraums – vom Scan zum 3D-CAD-Modell66
2.7.5 Robotergeführte optische CMM-Scanner68
2.7.6 Verbau von Windschutzscheiben69
2.7.7 Spalt-Bündigkeitsmessung an Karosserieteilen70
2.7.8 Nietenprüfung im Flugzeugbau70
2.7.9 Vermessen von Karossen70
2.7.10 Reverse Engineering im Rennsport71
2.7.11 Vermessen und Auswerten der Tornadolinie74
2.7.12 Das messtechnische Geheimnis der Poleposition von Red Bull Technology76
2.7.13 Einsatz multisensorischer Messsysteme in Fertigung von hochpräzisen Bauteilen78
2.7.14 Optische Qualitätssicherung im Fahrzeugbau bei Volvo80
2.7.15 Optische Untersuchung von im Gesenk geschmiedeten Implantaten81
2.7.16 Vermessung von Blechteilen im Automobilbau83
2.7.17 Digitalisieren eines komplexen Türschließsystems83
2.7.18 Laserscantechnik in einer Zinkdruckgießerei87
3 Streifenprojektion89
3.1 Verfahrensgrundlagen89
3.2 Beschreibung des Streifenprojektionverfahrens90
3.2.1 Zeitlich codierte Verfahren90
3.2.2 Gray-Code91
3.2.3 Phasen-codierte Verfahren91
3.2.4 Frequenzcodierte Verfahren92
3.2.5 Örtlich codierte Verfahren92
3.2.6 Sonstige Codierverfahren93
3.2.7 Vergleich der Codierverfahren93
3.2.8 Streifenprojektionstechniken94
3.2.9 Zweikamerasysteme94
3.2.10 Vermessung von Kleinstrukturen bzw. kleinen Objekten95
3.3 Kalibrierung bei der  Streifenprojektion95
3.4 Anwendungsbeispiele der Streifenprojektion95
3.4.1 Systemlösung ATOS (GOM GmbH): Vollflächige Geometriemessung96
3.4.2 3D Digitalisierung eines Gebissabdrucks100
3.4.3 Schadensanalyse bei Pkw-Pkw-Kollisionen101
3.4.4 Fahrzeuginnenraumvermessung102
3.4.5 Nicht-industrielle Anwendungen (Archäologie)102
3.4.6 3D-Vermessung von Jagdwaffen103
3.4.7 3D-Vermessung im Werkzeugbau105
3.4.8 3D-Vermessung im Formenbau106
3.4.9 Digitalisierung eines Fahrzeugdesignmodells106
3.4.10 Optische Qualitätssicherung des neuen Honda Civic108
3.4.11 Schnelle Nietenprüfung im Flugzeugbau111
3.4.12 Untersuchung von Spaltmaßen im Automobilbau112
3.4.13 Untersuchung eines Turbinenlaufrads113
3.4.14 3D-Qualitätsprüfung von Getriebe gehäusen für Nutzfahrzeuge115
3.4.15 3D-Qualitätsprüfung von Lagergehäusen für Vier-Takt-Motoren116
3.4.16 3D-Qualitätsprüfung von Turbinenschaufeln117
3.4.17 3D-Qualitätsprüfung und Fahrzeug vermessung in der Formel 1TM118
4 Photogrammetrie120
4.1 Prinzip der Photogrammetrie120
4.1.1 Verfahrensgrundlagen120
4.1.2 Messverfahren der Photogrammetrie121
4.2 Anwendungsbeispiele der Photogrammetrie123
4.2.1 Einsatz mobiler optischer Koordinatenmesstechnik beim Aufbau von Offshore-Windenergieanlagen123
4.2.2 Qualitätssicherung an BMW-Cabriolets128
4.2.3 Mobile 3D-Koordinatenmesstechnik für den Schiffbau135
4.2.4 3D-Vermessung von Fenstern für Luxusyachten140
4.2.5 Vermessung der Rotorblattflansche von Windkraftanlagen140
4.2.6 Messen unter anspruchsvollen Bedingungen142
4.2.7 3D-Inspektion von Zügen144
5 Triangulationssensor146
5.1 Verfahrensgrundlagen146
5.2 Messverfahren des  Triangulationssensors146
5.3 Anwendungsbeispiele der Triangulationssensoren147
5.3.1 Dickenmessung von Gummibahnen für das Baugewerbe147
5.3.2 Dickenmessung von Folie148
5.3.3 Zweiseitige Dickenmessung mit Laserprofilsensoren148
6 Weißlichtinterferometrie151
6.1 Verfahrensgrundlagen151
6.2 Beschreibung des Weißlichtinterferometrie verfahrens152
6.3 Anwendungsbeispiele der Weißlichtinterferometrie153
6.3.1 Vergleich zu taktilen Messsystemen153
6.3.2 Oberflächenuntersuchungen mit Weißlichtinterferometrie154
7 Optische Kohärenztomografie156
7.1 Verfahrensgrundlagen156
7.2 Messverfahren der optischen Kohärenztomografie156
8 Konfokale Mikroskopie158
8.1 Verfahrensgrundlagen158
8.2 Messverfahrens der  konfokalen Mikroskopie159
8.3 Anwendungsbeispiele der konfokalen Mikroskopie161
8.3.1 Vermessung der Schneidkante einer Gewindeschneidplatte161
8.3.2 Oberflächenstruktur- und Rauheiterfassung163
8.3.3 Anwendungsbeispiele aus der Medizintechnik165
8.3.4 Konfokale Mikroskopie bei additiven Fertigungsverfahren166
8.3.5 Untersuchung von Mikrostrukturen in Forschung und Produktion167
9 Chromatisch-konfokales  Messverfahren170
9.1 Verfahrensgrundlagen170
9.1.1 Beschreibung des chromatisch-konfokalen Messverfahrens170
9.1.1.1  Chromatisch-konfokale Spektralinterferometrie172
9.2  Anwendungsbeispiele der chromatisch-konfokalen Mikroskopie173
9.2.1 Untersuchung von Dichtelementen und -flächen173
9.2.2 Anwendungsbeispiele aus der Medizin174
10 Streulichtsensor176
10.1 Verfahrensgrundlagen176
10.2 Messverfahren des Streulichtsensors177
10.3 Anwendungsbeispiele des Streulichtsensors179
10.3.1 Rauheitsmessung während des Walzenschleifens179
10.3.2 Flächenrauheitsmessung von Kegelrollen179
10.3.3 100%-Messung bei gehonten Lagerringen180
11 Lasertracer181
11.1 Verfahrensgrundlagen181
11.2 Messverfahren des Lasertracers182
11.3 Anwendungsbeispiele der Lasertracer183
11.3.1 Inspektion von Flugzeugen183
11.3.2 Steigerung der Effizienz von Wasserkraftwerken185
11.3.3 Vermessung von Schienenfahrzeugen und deren Komponenten188
12 Autofokussensor190
12.1 Verfahrensgrundlagen190
12.2 Messverfahren des  Autofokussensors190
13 Kontrastvergleichs autofokussensor194
13.1 Verfahrensgrundlagen194
13.2 Messverfahren des Kontrastvergleichs autofokussensors194
13.2.1 Telezentrische Zoomobjektive für die Kontrastvergleichsautofokussensoren195
13.2.2 Optische Grenzen des Kontrast vergleichsautofokussensors196
14 Interferometrische Abstands- bzw. Entfernungsmessung198
14.1 Verfahrensgrundlagen198
14.2 Messverfahren zur  interferometrischen Abstands- bzw. Ent fernungsmessung199
14.2.1 Homodyne Interferometrie199
14.2.2 Homodyne Interferometrie mit Quadraturerfassung200
14.2.3 Heterodyne Interferometrie200
14.2.4 Vermessung von großen Bauteilen mithilfe eines Laserradars201
15 Konoskopische Holografie204
15.1 Verfahrensgrundlagen204
15.2 Messverfahren der konoskopischen Holografie205
16 Ellipsometrie207
16.1 Verfahrensgrundlagen207
16.2 Messverfahren der  Ellipsometrie208
17 3D-Formprüfinterferometrie210
17.1 Verfahrensgrundlagen210
17.2 Beschreibung des Messverfahrens der 3D-Formprüfinterferometrie211
17.3 Aufbau und Funktionsweise des Prismen interferometers212
17.4 Anwendungsbeispiele der 3D-Formprüf interferometrie214
17.4.1 Ebenheitsprüfung von polierten, geläppten, flachgehonten und feingeschliffenen Präzisionsteilen215
17.4.2 Messung großer Flächen215
18 Mehrwellenlänge- Interferometrie217
18.1 Verfahrensgrundlagen217
18.2 Messverfahren der Mehrwellenlänge- Interferometrie218
18.3 Anwendungsbeispiele der Mehrwellenlänge-Interferometrie221
18.4 Linsenvermessung mithilfe eines Mehrwellenlängen-Interferometers221
19 Fokus-Variation224
19.1 Verfahrensgrundlagen224
19.2 Messverfahren der Fokus-Variation225
19.3 Anwendungsbeispiele der Fokus-Variation226
19.3.1 Hochgenaue Oberflächenmessung von Schaftwerkzeugen in der spangebenden Industrie226
19.3.2 3D Oberflächenmessungen in der Mikropräzisionsfertigung227
20 Deflektometrie229
20.1 Verfahrensgrundlagen229
20.2 Messverfahren der Deflektometrie230
20.3 Anwendungsbeispiele der Deflektometrie231
21 Makyoh-Sensor233
21.1 Verfahrensgrundlagen233
21.2 Messverfahren mit Makyoh-Sensor234
22 Schattenwurfverfahren235
22.1 Verfahrensgrundlagen235
22.2 Beschreibung des  Schattenwurfverfahrens236
22.3 Anwendungen des Schattenwurfverfahrens236
22.3.1 Berührungslose Schneidkanten vermessung236
22.3.2 Automatische Holzplatten vermessung237
23 Terrestrisches Laserscanning238
23.1 Verfahrensgrundlagen238
23.2 Messverfahren des  terrestrischen Laserscannings239
23.3 Anwendungsbeispiele des terrestrischen Laserscannings241
23.3.1 Terrestrische Flugzeugvermessung242
23.3.2 Digitalisierung des Wasserkraftwerkes Atlantis242
23.3.3 Terrestrische Truck-Vermessung243
24 Shape from Shading244
24.1 Verfahrensgrundlagen244
24.2 Messverfahren Shape from Shading245
25 Hybride Messverfahren247
25.1 Verfahrensgrundlagen247
25.2 Beschreibung der hybriden Messverfahren248
25.3 Anwendungsbeispiele der hybriden Mess verfahren250
26 Literaturverzeichnis zu Teil I252
TEIL II Temperaturerfassung254
1 Einleitung256
1.1 Historischer Rückblick256
1.2 Nichtoptische  Messtechnik257
1.3 Grundbegriffe257
1.4 Übersicht258
2 Thermografie260
2.1 Verfahrensgrundlagen260
2.2 Messverfahren der  Thermografie261
2.2.1 Wichtige Einflussgrößen bei thermografischen Messungen262
2.2.1.1  Emissionsgrad262
2.2.1.2 Atmosphäreneinfluss bei thermografischen Messungen264
2.2.1.3 Einfluss von Strahlungsquellen bei thermografischen Messungen264
2.2.1.4  Aufbau einer modernen Thermografiekamera265
2.2.1.5 Einfluss der Auflösung einer Thermografiekamera265
2.2.1.6 Kalibrierung266
2.3 Anwendungsbeispiele der Thermografie266
2.3.1 Bauthermografie267
2.3.2 Thermografische Untersuchung von Elektrobauteilen268
2.3.3 Thermografische Untersuchung einer Großraumpumpe268
2.3.4 Thermografische Untersuchung von Elektroanlagen269
2.3.5 Thermografie in der vorbeugenden Instandhaltung270
2.3.6 Automatische Zustands überwachung von Gießpfannen (Transport von Flüssigstahl)272
2.3.7 Steuerung der Temperaturverteilung in Druckgussformen276
2.3.8 Steuerung der Temperaturverteilung bei Thermoformingprozessen277
2.3.9 Kontrolle von Bierfässern277
2.3.10 Detektion von Mikroleckagen278
2.3.11 Erfassung der Temperaturverteilung bei Überwachungsaufgaben279
2.3.12 Schlackedetektion280
2.3.13 Detektion von Reststoffen in Edelstahlformen281
2.3.14 Wahrnehmung menschlicher Gefühle282
2.3.15 Thermografische Untersuchungen der Zerspanzone284
2.3.16 Wärmebildkameras im Bereich der Brennstoffzellen- und Batterietechnologie286
3 Pyrometrie288
3.1 Verfahrensgrundlagen288
3.2 Messverfahren der  Pyrometrie288
3.2.1 Bauarten der Pyrometer289
3.2.2 Einfluss des Messabstands auf pyrometrische Messungen291
3.2.3 Kalibrierung293
4 Faseroptische Temperatur messung294
4.1 Verfahrensgrundlagen294
4.2 Messverfahren der faseroptischen Temperaturmessung295
4.2.1 Integriertes faseroptisches Mess system (DTS) mit Messung der Raman-Streuung296
4.2.2 Integriertes faseroptisches Messsystem (DTS) mit Messung der Rayleigh-Streuung297
4.2.3 Faseroptische Temperaturmessung mit Faser-Bragg-Gittern298
4.2.4 Kombination aus faseroptischer und pyrometrischer Temperaturmessung299
4.2.5 Thermochrome faseroptische Temperaturmessung300
4.2.6 Weitere faseroptische Messprinzipien301
5 Literaturverzeichnis zu Teil II302
TEIL III Strömungsuntersuchung304
1 Einleitung306
1.1 Historischer Rückblick306
1.2 Nichtoptische  Messtechnik307
1.3 Übersicht308
1.4  Dopplereffekt308
2 Laser-Doppler-Anemometrie (LDA/LDV)310
2.1 Verfahrensgrundlagen310
2.2 Messverfahren der LDA311
2.2.1  Zweistrahl-Laser-Doppler-Anemometrie312
2.2.2  Referenzstrahl-Laser-Doppler-Anemometrie313
2.2.3 Weitere Laser-Doppler-Anemometrie-Ausführungen314
3 Phasen-Doppler-Anemometrie (PDA)315
3.1 Verfahrensgrundlagen315
3.2 Messverfahren der PDA315
4 Laser-2-Fokus Anemometrie (L2F)317
4.1 Verfahrensgrundlagen317
4.2 Messverfahren der L2F317
5 Particle Image Velocimetry (PIV)320
5.1 Verfahrensgrundlagen320
5.2 Messverfahren der Particle Image Velocimetry321
5.3 Anwendungsbeispiele323
5.3.1 Anwendung des Verfahrens PIV in der Motorenentwicklung323
5.3.2 Anwendung des Verfahrens PIV in der Fluidmechanik324
6 Particle Tracking Velocimetry (PTV)326
6.1 Verfahrensgrundlagen326
6.2 Messverfahren der Particle Tracking Velocimetry326
7 Laserinduzierte Fluoreszenz (LIF)329
7.1 Verfahrensgrundlagen329
7.1.1 Messverfahren der laserinduzierten Fluoreszenz329
7.2 Anwendungsbeispiele330
7.2.1 Anwendung des Messverfahrens LIV bei Untersuchung von Zerstäubungs prozessen330
7.2.2 Anwendung des Messverfahrens PLIF bei Untersuchung von Verbrennungen332
8 Doppler Global Velocimetry (DGV)333
8.1 Verfahrensgrundlagen333
8.2 Messverfahren der Doppler Global Velocimetry333
9 Sonstige Verfahren zur Unter suchung von Fluidströmungen335
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 Partikeln337
9.5 Sonderverfahren – Interferometrische Mehrwellenlängen-Kinematografie338
10 Literaturverzeichnis zu Teil III339
TEIL IV Optische Untersuchung mechanischer Schwingungen und Bewegungsanalyse340
1 Einleitung342
1.1 Historischer Rückblick342
1.2  Nichtoptische Mess technik343
1.3 Übersicht343
1.4 Grundbegriffe343
1.4.1 Mechanische Schwingung344
1.4.2 Darstellung von Schwingungen345
1.4.3 Übertragungsfunktion345
1.4.4 Messen von Schwingungen346
2 Laservibrometrie348
2.1 Verfahrensgrundlagen348
2.2 Messverfahren der  Vibrometrie349
3 Bildkorrelation350
3.1 Verfahrensgrundlagen350
3.2 Messverfahren der  Bildkorrelation351
3.3 Anwendungsbeispiele für die Bildkorrelation zur Schwingungsmessung354
4 Holografie zur Schwingungsmessung356
4.1 Verfahrensgrundlagen356
4.2 Messverfahren der  Holografie356
4.2.1 Elektronische Speckle-Pattern-Interferometrie (ESPI)358
4.2.2 Erweiterung der klassischen Holografie auf dynamische Schwingungsanalyse361
5 Bildbasierte Schwingungs analyse und Videostroboskopie363
5.1 Verfahrensgrundlagen363
5.2 Messverfahren der Videostrobo skopie und der bildbasierten  Schwingungsanalyse364
5.3 Anwendungsbeispiele der bildbasierten Schwingungs analyse und der Videostroboskopie365
5.3.1 Vibrationsanalyse an einer Elektronikplatine365
5.3.2 Prüfung der Rotorblätter von Windenergieanlagen365
5.3.3 Hochgeschwindigkeitsmessung von Radbewegungen367
6 Shearografie zur  Schwingungsmessung370
6.1 Verfahrensgrundlagen370
6.2 Verfahren der Shearo grafischen Schwingungsmessung371
6.3 Anwendungsbeispiel der Shearografischen Schwingungsanalyse373
7 Faseroptische Schwingungsmessung376
7.1 Verfahrensgrundlagen376
7.2 Verfahren der faser optischen Schwingungsmessung377
8 Literaturverzeichnis zu Teil IV378
TEIL V Oberflächenanalyse380
1 Einleitung382
1.1 Historischer Rückblick382
1.2 Mechanische Grundlagen383
1.2.1 Oberflächenrauheit, Form- und Lagetoleranzen383
1.2.2 Rauheitskenngrößen384
1.2.3 Übersicht der Normen395
1.3 Nichtoptische Mess technik395
2 Optische Verfahren vs.  taktile Verfahren398
2.1 Messbereich/Mess genauigkeit der optischen Verfahren399
2.2 Typische Anwendungen der Verfahren399
2.3 Übersicht der optischen Verfahren399
3 Streulichtverfahren zur  Oberflächenanalyse401
4 Weißlichtinterferometrie zur Oberflächenanalyse402
5 Fokusvariation zur  Oberflächenanalyse404
6 Streifenprojektion zur  Oberflächenanalyse408
7 Konfokalmikroskopie zur  Oberflächenanalyse410
8 Literaturverzeichnis zu Teil V414
TEIL VI Messen von mechanischen Spannungen416
1 Einleitung418
1.1 Historischer Rückblick418
1.2 Nichtoptische  Messtechnik418
1.3 Mechanische Grundlagen der Spannungen419
1.4 Übersicht421
2 Spannungsoptisches Durchlichtverfahren (klassische  Spannungsoptik)423
2.1 Verfahrensgrundlagen423
2.2 Messverfahren der Durchlicht-SPO424
2.3 Anwendungsbeispiele des Verfahrens der  Spannungsoptik (SPO)428
2.3.1 Untersuchung von Brillengläsern und Gestellen428
2.3.2 Untersuchung von Kerbwirkungen und Spannungsverläufen zur Bauteil opti mie­rung und mechanischen Analyse430
2.3.3 Spannungsverläufe „einfrieren“432
2.3.4 Messung von Restspannungen in Glasflaschen432
3 Spannungsoptisches  Reflexionsverfahren436
3.1 Verfahrensgrundlagen436
3.2 Funktionsweise des  Reflexionsverfahrens437
3.3 Anwendungsbeispiele des Reflexionsverfahrens438
3.3.1 Untersuchung des Spannungs verhaltens in Knochen durch Implantate439
3.3.2 Messungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie439
4 Thermoelastische Spannungsanalyse (TSA)441
4.1 Verfahrensgrundlagen441
4.2 Funktionsweise der TSA442
4.3 Anwendungsbeispiel der TSA443
5 Shearografie zur Messung von Spannungen445
5.1 Verfahrensgrundlagen445
5.2 Funktionsweise der  Shearografie zur  Spannungsmessung446
6 Holografie zur Messung von Spannungen449
6.1 Verfahrensgrundlagen449
6.2 Funktionsweise der  holografischen  Spannungsmessung450
6.3 Anwendungsbeispiel Scheibenbremsuntersuchung zur holografischen Spannungsmessung452
7 Bildkorrelation zur Messung von Spannungen454
7.1 Verfahrensgrundlagen454
7.2 Funktionsweise der  Bildkorrelation zur  Spannungsmessung455
7.3 Anwendungsbeispiele der Bildkorrelation457
7.3.1 Untersuchung eines Zahnrads457
7.3.2 Untersuchung einer Rohrzange457
7.3.3 Untersuchung von zugbelasteten Rundproben458
7.3.4 Untersuchung von scherbelasteten Proben459
7.3.5 Untersuchung von Rissen459
8 Literaturverzeichnis zu Teil VI461
TEIL VII Abstands- und Geschwindigkeitsmessung462
1 Einleitung464
1.1 Historischer Rückblick464
1.2 Nichtoptische  Messtechnik464
1.3 Grundbegriffe466
1.4 Übersicht466
2 Interferometrische Abstands- und Geschwindigkeitsmessung468
2.1 Verfahrensgrundlagen468
2.2 Das Messverfahren zur interferometrischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung469
3 Laserdistanzmessung471
3.1 Verfahrensgrundlagen471
3.2 Das Messverfahren zur Laserdistanzmessung472
3.2.1 Einzelpulsmessung472
3.2.2 Phasenvergleichsmessung473
3.2.3 Puls-Akkumulations-Messverfahren473
4 Lasertriangulation475
4.1 Verfahrensgrundlagen475
4.2 Das Messverfahren zur Lasertriangulation476
4.3 Anwendungsbeispiele der Lasertriangulation478
4.3.1 Vermessung von Spannstahl478
4.3.2 Automatische Positionierung von Synchronringen478
5 Konfokale und chromatisch- konfokale Abstandsmessung479
5.1 Verfahrensgrundlagen479
5.2 Das Messverfahren der konfokalen und der  chromatisch-konfokalen Abstandsmessung480
5.2.1 Konfokale Abstandsmessung480
5.2.2 Chromatisch-konfokale Abstandsmessung481
6 Radiointerferometrie483
6.1 Verfahrensgrundlagen483
6.2 Das Messverfahren der Radiointerferometrie484
6.3 Astronomische  Abstandsmessung484
6.3.1 Parallaxe485
6.3.2 Rotverschiebung487
7 Literaturverzeichnis zu Teil VII489
TEIL VIII Verformungsmessung490
1 Einleitung492
1.1 Historischer Rückblick492
1.2 Nichtoptische Mess technik493
1.3 Übersicht494
2 Holografie zur Verformungs messung496
2.1 Verfahrensgrundlagen496
2.2 Das Verfahren der  Holografie497
2.3 Anwendungsbeispiele der Holografie zur  Verformungsmessung500
2.3.1 Verformungsmessung eines Bremssattels und Vergleich mit FEM-Berechnungen501
3 Shearografie zur  Verformungsmessung506
3.1 Verfahrensgrundlagen506
3.2 Das Messverfahren  Shearografie507
4 Bildkorrelation zur  Verformungsmessung512
4.1 Verfahrensgrundlagen512
4.2 Das Messverfahren  Bildkorrelation513
4.3 Anwendungsbeispiele der Bildkorrelation515
4.3.1 Formänderungsanalyse von Umformvorgängen515
4.3.2 Messen der Verformung von Zug-, Druck- und Biegeproben516
4.3.3 Dynamische Verformungsmessung518
4.3.4 Einsatz der Bildkorrelation in der Medizin520
4.3.5 Untersuchung von Brücken mithilfe der Bildkorrelation523
4.3.6 Einsatz der Bildkorrelation in der Fahrzeug- bzw. Luftfahrtindustrie524
4.3.7 Untersuchung einer Flugzeugtür526
4.3.8 360°-Untersuchung eines Druckbehälters527
5 Streifenprojektion zur  Verformungsmessung529
5.1 Verfahrensgrundlagen529
5.2 Das Verfahren der  Streifenprojektion530
5.3 Anwendungsbeispiele der Streifenprojektion531
5.3.1 Untersuchung einer Membran531
6 Photogrammetrie zur  Verformungsmessung533
6.1 Verfahrensgrundlagen533
6.2 Das Verfahren der  Photogrammetrie534
6.3 Anwendungsbeispiele der Photogrammetrie535
6.3.1 Untersuchung von Solarpanels535
6.3.2 Verformungsmessung in der Klimakammer536
6.3.3 Photogrammetrie zur Verformungs messung in der Raumfahrt538
7 Literaturverzeichnis zu Teil VIII542
TEIL IX Detektion von Schäden544
1 Einleitung546
1.1 Historischer Rückblick546
1.2 Nichtoptische  Messtechnik547
1.3 Übersicht optischer  Messverfahren550
2 Terahertz551
2.1 Verfahrensgrundlagen551
2.2 Messverfahren für  Terahertz-Strahlung552
2.3 Anwendungsbeispiele555
2.3.1 Erkennung verborgener Ondulationen in GFK-Materialien555
2.3.2 Porenartige Materialdefekte in einem keramischen Kühlkörper557
2.3.3 Untersuchung von Dichtringen in Kunststoffrohren557
3 Thermografie559
3.1 Verfahrensgrundlagen559
3.2 Messverfahren der  Thermografie560
3.2.1 Passive Thermografie562
3.2.2 Aktive Thermografie563
3.2.3 Verfahren der aktiven Thermografie zur Überprüfung von Solarzellen568
3.3 Anwendungsbeispiele der Thermografie zur Schadensdetektion569
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 Solarzellenproduktion577
3.3.11 Thermografische Überprüfung von Faserverbundwerkstoffen (Lockin-Thermografie)578
4 Computertomografie580
4.1 Verfahrensgrundlagen580
4.2 Messverfahren der  Computertomografie581
4.2.1 Erzeugung der Röntgenstrahlung582
4.2.2 Detektion der Röntgenstrahlung583
4.2.3 Einteilung der Röntgengeräte585
4.3 Anwendungsbeispiele der Computertomografie587
4.3.1 Computertomografie als Teil der Produktentwicklung589
4.3.2 Fehler- und Maßanalyse im Leichtbau und Messdatengewinnung für Simulationen590
4.3.3 Poren- und Restwandstärkeanalyse mittels der CT591
4.3.4 Untersuchung von Turbinenschaufeln592
4.3.5 Computertomografische Unter su chung von mechanischen Maschinen592
4.3.6 Computertomografische Unter suchung von Einspritzinjektoren592
4.3.7 Computertomografische Überprüfung von Fügenähten an Faserverbund bauteilen594
5 Shearografie zur Detektion von Schäden597
5.1 Verfahrensgrundlagen597
5.2 Verfahren der shearo grafischen Detektion von Schäden599
5.3 Anregungsarten zur  shearografischen  Fehlerdetektion601
5.4 Anwendungsbeispiele der Shearografie zur Detektion von Schäden610
5.4.1 Shearografische Untersuchung einer CFK-Platte610
5.4.2 Shearografische Untersuchung von Druckleitungen611
5.4.3 Endoskopische Untersuchung einer beschädigten Turbinenschaufel612
5.4.4 Shearografische Inspektion von Helikopter-Rotorblättern613
5.4.5 Shearografische Untersuchung der Windkrafträder615
5.4.6 Shearografische Untersuchungen im Schiffbau617
5.4.7 Automatisierte shearografische Untersuchungen in der Produktion619
6 Holografie zur Detektion von Schäden621
6.1 Verfahrensgrundlagen621
6.2 Verfahren der holo grafischen Detektion von Schäden622
6.3 Anwendungsbeispiel der Holografie zur Detektion von Fehlstellen625
7 Laservibrometrie zur Detektion von Schäden627
7.1 Verfahrensgrundlagen627
7.2 Verfahren zur Detektion von Schäden mittels Laservibrometrie628
7.2.1 Laservibrometrische Detektion von Fehlstellen mittels Lamb-Wellen629
7.2.2 Detektion von strukturellen Fehlstellen mittels Laservibrometrie630
8 Literaturverzeichnis zu Teil IX632
TEIL X Normen in der optischen Messtechnik634
1 Einleitung636
1.1 Historie, Rückblick im Bereich Normung636
1.2 Qualitätsmanagement, Normenbezug auf die Qualität von Produkten637
2 Basiswissen Normung639
2.1 Normen im Alltag639
2.2 Zuordnung von Normen640
2.2.1 Nationale (Deutsche) Normen640
2.2.2 Europäische Normen640
2.2.3 Internationale Normen641
3 Übersicht von Normen in der Messtechnik, optischen  Messtechnik642
3.1 Allgemeine Normen der Messtechnik642
3.2 Definitionen in der  optischen Messtechnik642
3.3 Magnetpulverprüfung (optisch)643
3.4 Koordinatenmessgeräte (optisch)643
3.5 Bestimmung und  Messung von optischen Größen643
3.6 Optische Komponenten und Messgeräte643
3.7 Kalibrierung von  optischen Systemen644
3.8 Herstellung optischer Komponenten644
3.9 Qualitätskontrolle für optische Systeme644
3.10 Sicherheit optischer  Systeme644
3.11 Allgemeine Zahlen  optischer Normen645
4 Literaturverzeichnis zu Teil X646
TEIL XI Laserschutz648
1 Einleitung650
2 Gefahren von Laserstrahlung651
2.1 Schädigung des Auges651
2.2 Schädigung der Haut652
2.3 Schädigungen im Umfeld von Laserstrahlung652
3 Klassifizierung von  Laserstrahlung654
4 Rechtliche Grundlagen656
5 Schutzmaßnahmen658
5.1 Technische und bauliche Schutzmaßnahmen658
5.2 Organisatorische  Schutzmaßnahmen663
5.3 Persönliche Schutz maßnahmen664
6 Zusammenfassung669
Literaturhinweis zu Teil XI:669
TEIL XII Optische Komponenten und Grundlagen672
1 Einleitung674
2 Licht und Optik675
2.1 Eigenschaften des Lichts675
2.2 Welle-Teilchen-Dualismus des Lichtes676
2.3  Beugung677
2.4  Brechung677
2.5  Reflexion679
2.6 Polarisation680
2.6.1 Linear polarisiertes Licht680
2.6.2 Unpolarisiertes Licht681
2.6.3 Zirkular und elliptisch polarisiertes Licht681
2.6.4 Polarisatoren681
3 Optische Bauelemente684
3.1 Linsen684
3.2 Spiegel689
3.3 Prismen, Reflexions prismen689
3.4 Okulare693
3.5 Blende694
3.6 Objektive695
3.7 Strahlteiler696
3.7.1 Geometrische Strahlteiler696
3.7.2 Physikalische Strahlteiler696
3.7.3 Periodische Strahlteiler697
3.8 Fassungen optischer  Bauelemente697
3.8.1 Fassungsarten698
3.8.2 Konstruktionsgrundsätze für das Fassen optischer Bauelemente698
3.8.3 Gläseraufnahmen, Halterungen verschiedenster Art699
3.9 Glasfaserkabel (Lichtwellenleiter LWL, Endoskope)700
3.9.1 Arten von Fasern703
3.9.2 Fügen von Lichtwellenleitern (LWL)705
4 Lasertechnik706
4.1 Allgemeines zur  Lasertechnik706
4.2 Stationen in der Geschichte der Lasertechnik und Optoelektronik707
4.3 Grundlagen der  Lasertechnik707
4.3.1 Anregungsformen708
4.3.2 Wechselwirkung von Photonen und Atomen708
4.3.3 Absorption eines Photons709
4.3.4 Ionisation eines Atoms709
4.4 Laser und Lasersysteme711
4.4.1 Prinzipieller Aufbau eines Lasers711
4.4.2 Festkörperlaser712
4.4.3 Gaslaser715
4.4.4 Flüssigkeitslaser717
4.4.5 Weitere Laser717
5 Grundlagen der Interferometrie718
6 Allgemeines zu flächendeckenden Prüf- und Messverfahren, Einführung720
7 Literaturverzeichnis zu Teil XII722
Stichwortverzeichnis724

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