Volume 86, Issue 4 - XXXII. Messtechnisches Symposium des AHMT in Bremen / Gastherausgeber: Andreas Fischer

Zusammenfassung Hyperspektrale Bildgewinnung und -verarbeitung ermöglicht die berührungslose Untersuchung einer Vielzahl von Materialien und Produkten. Die Anwendungsgebiete reichen dabei von der Beurteilung der Lebensmittelsicherheit über die medizinische Bildgebung bis hin zur industriellen Sortierung. Während Hyperspektraluntersuchungen aufgrund der teuren Hardware und komplexen Datenverarbeitung bis vor einigen Jahren hauptsächlich im Labor stattfanden, haben die technischen Entwicklungen der letzten Jahre dazu geführt, dass sie mittlerweile echtzeitfähig sind und inline vorgenommen werden können. Dieser Artikel beschäftigt sich mit Methoden zur Verarbeitung und Informationsextraktion von Hyperspektralbildern, hauptsächlich der Entrauschung und der spektralen Entmischung. Die vorgestellten Methoden beziehen die inhärent enthaltene, aber meist ignorierte, Nachbarschaftsinformation mit ein.

Zusammenfassung Weißlichtinterferometer sind weit verbreitete Messgeräte zur Erfassung von 3D-Mikrotopographien. Der Einsatz solcher Messgeräte in maschinennaher Umgebung abseits schwingungsgedämpfter Labore wird durch Umgebungsschwingungen erschwert oder sogar unmöglich gemacht. In diesem Beitrag wird ein passives Kompensationsverfahren am Beispiel von zwei interferometrischen Sensoren vorgestellt, mit dem der Einfluss beliebiger sowohl periodischer als auch transienter axialer Störschwingungen auf interferometrische Weißlichtmessungen kompensiert werden kann. Durch die zeitlich hochaufgelöste Abstandserfassung eines in das Weißlichtinterferometer integrierten Abstandsinterferometers werden alle Abweichungen von dem Soll-Tiefenscanverlauf gemessen und zur Korrektur der Weißlichtinterferenzsignale verwendet. Daraus wird anschließend mit etablierten Auswertealgorithmen die Oberflächentopographie berechnet. Die Schwingungskompensation wird anhand von Vergleichsmessungen mit und ohne Störschwingungen an verschiedenen Messobjekten demonstriert.

Zusammenfassung Mikrooptische Asphären aus Kunststoff spielen zunehmend eine Rolle bei Sensing- und Imagingapplikationen. Die messtechnische Charakterisierung dieser Bauteile stellt im Stand der Technik jedoch noch immer eine Herausforderung dar. In dieser Arbeit wird ein auf optischer Kohärenztomographie (OCT) basierendes Verfahren vorgestellt, welches in der Lage ist, die Form- und Zentrierung beider Funktionsflächen mikrooptischer Asphären mit nur einer Messung zu erfassen. Die Herausforderung stellt dabei die Messung der dem Messkopf abgewandten Funktionsfläche dar, da diese aufgrund der Lichtbrechung an der dem Messkopf zugewandten Funktionsfläche verzerrt gemessen wird und mit Hilfe von Raytracing korrigiert werden muss.

Zusammenfassung In diesem Artikel wird ein neues Messverfahren zur Oberflächenmessung bei gleichzeitiger axialer Regelung des Arbeitsabstandes eines hochfrequent fokusabstandsmodulierten, fasergekoppelten, konfokalen Punktsensors in einem Nanokoordinatenmessgerät (NMM-1) [T. Hausotte, B. Percle, and G. Jäger. Meas. Sci. Technol. , 2009] vorgestellt. Während bei diesem Verfahren alle bekannten Vorteile der Konfokaltechnik beibehalten werden, stellt die innovative Kombination einer fasergekoppelten Beleuchtung und Detektion mit einer akustisch getriebenen, modulierbaren Flüssigkeitsgradientenlinse (engl. tuneable, acoustically driven gradient-index fluid lens, Abk. TAG-Linse) [Tag Optics Inc. Datasheet , 2013] zur hochfrequenten Abstandmodulation des Fokus zusammen mit einer neuartigen Signalverarbeitung auf Basis einer Lock-in-Verstärkung eine wesentliche Verbesserung dar. Durch die Anordnung und Auswertung ergibt sich im Gegensatz zu konventionellen konfokalen Punktsensoren eine nahezu lineare Kennlinie, wobei die Richtung der Abweichung der Messobjektoberfläche relativ zur Fokusebene des Objektivs eindeutig bestimmt werden kann. Es wird insbesondere die Verwendung des Sensors sowie die Nutzung der resultierenden Kennlinie zur Regelung der Oberflächenposition in einem Nanokoordinatenmessgerät gezeigt. Im Gegensatz zum Verfahren konventioneller Konfokalsensoren, bei der lateral flächenhafte Abtastungen auf vielen diskreten axialen Höhen durchgeführt werden, um daraus für jeden lateralen Messpunkt durch eine Maximalwertsuche einen Höhenwert zu ermitteln, kann durch die gezeigte Nachregelung eine Oberflächenerfassung durch eine einzige laterale Abstastung erfolgen. Die sich daraus ergebende immense Zeitersparnis führt zusätzlich zu Messungen mit geringeren thermischen Driften und geringeren Messabweichungen.

The method of intramolecular force compensation forms a new approach for reducing the response time of hydrogel-based chemical sensors and improving their long-term stability. The principle is based on a single bisensitive hydrogel, that fulfills both the function of a sensor and an actuator. This paper presents the measuring principle, the required bisensitive hydrogel and a sensor setup. The results show the desired bisensitivity of the sensor to the temperature and ion concentration as well as the successful reduction of the response time by more than 50 % compared to the conventional deflection method. The continuous sensor operation with the application of varying measuring solvents indicates a negligibly low hysteresis behaviour.

Zusammenfassung Zur Glaukomtherapie ist eine Überwachung des Augeninnendrucks erforderlich, wofür ein akustisches Selbsttonometer entwickelt worden ist. Die Laborversuche an Schweineaugen und die Patientenmessungen in einer klinischen Versuchsreihe belegen jedoch signifikante Querempfindlichkeiten von den biometrischen Parametern des Auges auf den gemessenen Augeninnendruck. Um die Individualität der Augen in der Auswertung der Messdaten zu berücksichtigen, werden Finite-Elemente-Simulationen des Auges für unterschiedliche geometrische Ausprägungen durchgeführt. Anhand der Simulationsergebnisse wird der Einfluss der Augengeometrie auf die Messunsicherheit des zu messenden Augeninnendrucks quantifiziert. Dadurch lässt sich bei Kenntnis der individuellen Augengeometrie des Patienten die systematische Messabweichung des Augeninnendrucks signifikant reduzieren und für das akustische Selbsttonometer eine Messunsicherheit in der Größenordnung aktueller klinischer Tonometer erzielen.