Volume 67, Issue 4 - 4

Vorgestellt wird ein neuartiges Sensor-Aktor-System zum praktisch messkraftlosen Antasten von Mikrostrukturen bei aktiver Zustellung. Durch die Auswertung atomarer Kräfte wird eine Wegauflösung im nm-Bereich realisiert. Aufgrund seiner geringen Abmessungen und der integrierten Aktor-/Sensorfunktion sind matrixförmige Sensoranordnungen hoher Packungsdichte möglich.

Das Laufzeit-Korrelationsverfahren ermöglicht die schlupffreie Geschwindigkeitsmessung an Bord von Schienenfahrzeugen. Zwei in Fahrtrichtung hintereinander angeordnete Wirbelstrom-Sensoren detektieren berührungslos Inhomogenitäten im Bereich der Schiene. Mit einem Closed-Loop-Korrelator wird aus den Sensorsignalen die Geschwindigkeit des Zuges ermittelt. Die Sensoren erfassen vorwiegend die Schienenbefestigungen, die auf geraden Gleisabschnitten weitgehend äquidistant angeordnet sind. Die dabei resultierenden periodischen Sensorsignale erfordern eine Anpassung des Korrelationsverfahrens.

Die Speckle-Interferometrie ist eine berührungslose Lasermesstechnik an technischen, optisch rauen Oberflächen. Das Phase-Shifting-Verfahren liefert dreidimensionale Informationen, z.B. von Deformationen oder Oberflächenformen. Im Gegensatz zum zeitlichen Phase-Shifting erlaubt das räumliche Phase-Shifting Messungen an nicht schwingungsgedämpften Messobjekten, indem mehrere phasenverschobene Speckle-Bilder gleichzeitig aufgenommen werden. Der hier vorgestellte Messaufbau ermöglicht es, das räumliche Phase-Shifting mit vier Kameras unabhängig von der verwendeten Wellenlänge des Laserlichtes durchzuführen.

In der Automobilindustrie gibt es Leichtmetallgussteile, die als sicherheitsrelevant gelten. Die Qualitätskontrolle von Gussteilen erfolgt mit Hilfe der Röntgendurchleuchtungsprüfung. Ihre Aufgabe ist die Untersuchung auf Gussfehler, die sich im Innern des Teiles befinden und somit von Außen visuell nicht zu erfassen sind. Seit einigen Jahren werden Röntgenprüfanlagen mit Bildverarbeitung in der Automobilindustrie eingesetzt. Detektionsansätze schätzen ein Referenzbild aus jedem aufgenommenen Röntgenbild. Ein Gussfehler wird dann detektiert, wenn eine große Differenz zwischen Röntgenbild und Referenzbild auftritt. Diese Methoden sind von der Struktur des Teiles abhängig, d.h. für jedes Gussteil, das eine neue Struktur besitzt, müssen die Parameter des Ansatzes berechnet werden. In dieser Arbeit wird eine neuartige Methode zur automatischen Gussfehlererkennung vorgestellt: Eine Sequenz von Röntgenbildern wird aus verschiedenen Positionen des Teiles aufgenommen. In jedem Röntgenbild der Sequenz werden hypothetische Gussfehler gesucht. Es wird dann versucht, diese hypothetische Fehler in der Bildsequenz zu verfolgen. Diejenigen, die sich verfolgen lassen, werden als echte Gussfehler und die anderen als Fehldetektionen angenommen. Die potentielle Nutzung des neuen Verfahrens kann in der Erhöhung des Durchsatzes der automatischen Gussfehlererkennung liegen, wenn geprüft wird, ob sich mögliche Materialfehler in der Röntgenbildsequenz verfolgen lassen. Mit dieser Methode kann die Anzahl der Fehldetektionen stark reduziert werden. Die Methode hängt nicht von der Struktur des Gussteiles ab.

Durch die Temperaturkompensation von Präzisionsmeßgeräten kann deren Empfindlichkeit gegenüber störenden Temperatureinflüssen deutlich gesenkt werden. Bei der dynamischen Temperaturkompensation werden Temperaturen an mehreren Positionen gemessen und deren Dynamik zur Kompensation verwendet. Zwischen der Reproduzierbarkeit der Temperaturmessung und den möglichen dynamischen Modellen der Temperaturabhängigkeit existiert ein Zusammenhang, der bei der Modellidentifikation verwendet werden kann. Am Beispiel einer elektronischen Präzisionswaage wird die Wirkung einer dynamischen Temperaturkompensation gezeigt.

Temperaturmessverfahren, basierend auf der Strom-Spannungs-Kennlinie eines pn-Überganges nach Verster [1] und nach Goloub [2], erfüllen die Bedingungen der Kalibrationsfreiheit. Aufgrund mangelnder Modellgenauigkeit konnten sich jedoch beide Methoden bisher nicht in der Praxis durchsetzen. In diesem Beitrag wird ein neues Kennlinienmodell eingeführt, das eine höhere Messgenauigkeit ermöglicht. Das darauf basierende Messverfahren verwendet für die Temperaturberechnung eine gleichzeitige Parameterextraktion aller unbekannten Modellparameter und ermöglicht bei Modellen mit mehreren Unbekannten eine kalibrationsfreie Messung. Mit dieser neuartigen Messmethode wird eine erhöhte Messgenauigkeit erreicht. Das Rechenverfahren ist stabil und benötigt eine vergleichsweise geringe Rechenzeit.

Bei der Messung kleiner Kapazitäten muss häufig der Fehlereinfluss parasitärer Kapazitäten des Messobjektes unterdrückt werden. Auf verschiedenen Messprinzipien beruhende Schaltungen, mit denen diese Aufgabe gelöst wird, werden diskutiert. Sie unterscheiden sich in Messzeiten, Schaltungsaufwand und relevanten Fehlerursachen. Erreichte Messfehler und Messzeiten werden angegeben. An einem einfachen und aus EMV-Sicht sehr sicheren Verfahren wird über eine Fehlerdiskussion die schaltungstechnische Vereinfachung dieser Schaltung bei gleichzeitiger Verringerung des Fehlers aufgezeigt.