Volume 84, Issue 9 - XXX. Messtechnisches Symposium des AHMT in Hannover (Teil 2) / Stefan Zimmermann

Zusammenfassung Der störende Einfluss von Streuobjekten auf die Zielgröße (geometrischer Winkel) von Doppler Very High Frequency Omnidirectional Radio Range (DVOR) Drehfunkfeuern stellt eine komplexe Struktur im Raum dar. Im Fall von mehreren Streuobjekten ergibt sich eine Überlagerung der einzelnen Störbeiträge. Von besonderem Interesse in diesem Zusammenhang ist die resultierende Struktur des Störeinflusses, die von der Art der Überlagerung bestimmt wird. Abhängig von der Korrelation der einzelnen Störbeiträge sind sowohl konstruktive als auch destruktive Überlagerungen möglich. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass eine pauschale lineare Addition der einzelnen Störbeiträge den resultierenden Störeinfluss der Streuobjekte deutlich überschätzt und einen Grenzfall beschreibt, der eine vollständige Korrelation der einzelnen Störbeiträge voraussetzt. Des Weiteren wird anhand von Simulationen verschiedener Konstellationen von Windenergieanlagen erläutert, dass eine geometrische Addition den kombinierten Störeinfluss weitaus realistischer abschätzt.

Zusammenfassung Laserstreulichtmessungen auf der Basis von Specklekorrelationsverfahren charakterisieren Gestaltabweichung opaker, technischer Oberflächen auf der Mikro- und Nanometerskala. Anhand eines einzigen Streulichtbildes lässt sich die Rauheit eines mit Laserlicht beleuchteten Oberflächenbereiches mit mehreren Millimetern Durchmesser quantitativ bewerten. Mit hohen Laser-Lichtleistungen, kurzen Belichtungszeiten und einer Kamera mit hoher Bildrate lassen sich in laufenden Fertigungsprozessen „scharfe“ Bilder erzeugen, die für die rauheitsbezogene Bildauswertung geeignet sind. Die Bildauswertealgorithmen lassen sich für die Implementierung auf einer leistungsfähigen Hardware (FPGA – Field Programmable Gate Array) anpassen. Dies ermöglicht fertigungsnahe und In-Prozess-Rauheitsmessungen an technischen Oberflächen in Echtzeit mit einer Messrate von über 1,3 kHz und einer lückenlosen Oberflächenabdeckung von nahezu 4 m 2 /min bei einer Bewegungsgeschwindigkeit von 1600 m/min. Der vorliegende Beitrag beschreibt den Aufbau und die Funktionsweise eines In-Prozess-Laserstreulichtmesssystems für die Charakterisierung schnell bewegter, spiegelnder Oberflächen und stellt erste Messergebnisse vor.

Ultrasound imaging in harsh environments, such as the continuous steel casting process, benefits from a spatial separation of sensors and measuring volume to avoid damaging e.g. because of high temperatures. This can be achieved through acoustical multimode waveguides. To focus ultrasound in the measuring volume despite the complex sound propagation, we propose using the time reversal technique. We present numerical simulations and experiments using the phased array ultrasound Doppler velocimeter to focus through a water filled waveguide with a 64 element array. A resolution in the millimetre range is achieved for a 68 mm long waveguide.

In view of ever-increasing demands on process accuracies and increasingly narrow tolerance windows in laser micro structuring, the monitoring of laser processes and the subsequent quality assurance of the laser-structured products are becoming more and more important. Functional surface structures to be manufactured by laser micro structuring are nowadays in the range of 50 μm down to 10 μm regarding their surface geometries. To cover this demand, this paper deals with the development of a holistic approach to scanner-based, coaxial topography measurement by the integration of a highly accurate inline measuring system into the existing optics of a laser micro machining system. The combination and implementation of the laser processing beam and the measuring beam by the same optics is intended to open up the possibilities of real-time process feedback of the measurement data for the realization of an adaptively controlled laser micro structuring process. Therefore, the influence of the individual system components of the laser beam path on the measurement beam and induced optical aberrations gets evaluated and explained. Resulting from this, solutions for improving the system against these aberrations are developed and evaluated in a demonstrator setup, implementing the measurement system coaxially into a laser micro machining beam path.

An experimental setup for performing micro-scratching tasks and measuring the forces involved in the process is presented in this paper. The main component of the system is a multi-component force and torque sensor based on the principle of electromagnetic force compensation (EMFC). With this device it is possible to perform the micromachining process itself while simultaneously measuring the interaction forces between the tool tip and the test specimen. Experiments were performed with specimens of polished steel, silicon and glass. Planar micro-structures could be produced and tool point interaction forces in the order of some millinewtons were measured during the process.

In consequence of the growing diversity of materials in the fused deposition modeling 3D printing technique, electrically conductive materials are commercially available. In this work two filaments based on thermoplastics filled with carbon or metal nanoparticles are analyzed in terms of their electrical conductance. The printing parameters to process the materials with the 3D printer are optimized with the design of experiments (DoE) method. A model to calculate the resistance of such 3D printed structures is presented and a demonstrator as a proof of concept was 3D printed based on these results. In addition, 3D printing of capacitors is investigated.

Zusammenfassung Im Zuge der Erforschung und Weiterentwicklung des Fertigungsverfahrens Blechmassivumformung wird ein geeignetes Messverfahren zur Qualitätsbeurteilung benötigt. Dieses soll aufgrund der Prozessanforderungen eine ganzheitliche fertigungsnahe Prüfung der Bauteile ermöglichen. Dementsprechend ist ein Messsystem erforderlich, das auch in unmittelbarer Prozessnähe zuverlässig Ergebnisse von allen relevanten Bauteilmerkmalen liefert, welche sich signifikant in ihrer Größe und Form unterscheiden. Durch den mehrskaligen Multisensor-Ansatz, der die Kombination mehrerer Sensoren unterschiedlicher Messverfahren, -auflösungen und -bereichen erlaubt, konnte ein Messsystem für die Anforderungen der neuen Fertigungstechnologie entwickelt werden. Ein eigens angepasstes methodisches Vorgehen erlaubte eine strukturierte Messsystementwicklung mit verschiedenen Entwicklungszielen als Zwischenergebnis. Das resultierende prototypische mehrskalige Multisensor-Messsystem, basierend auf drei verschiedenen Streifenprojektionssensoren erlaubt dimensionelle Messungen von Merkmalen, deren Größe den Messbereich eines Sensors überschreitet. Hierdurch werden ganzheitliche Messungen von Bauteilen der neuen Fertigungstechnologie ermöglicht.

Zusammenfassung Die automatische Bildinterpretation durch Nachbildung der menschlichen visuellen Wahrnehmung ist eine Herausforderung mit vielen möglichen Einsatzgebieten. In diesem Beitrag wird die Detektion zusammenhängender Farb”-regionen in digitalen Bildern untersucht. Zu diesem Zweck werden durch psychologische Studien inspirierte wahrnehmungsrelevante Farbklassen herangezogen. Zuerst werden die wahrnehmungsrelevanten Farbklassen aus einem Datensatz, in dem mehr als 3,4 Millionen Farben benannt wurden, extrahiert. Anschließend wird eine Methode zur Detektion der Farb”-regionen vorgestellt und deren Leistungsfähigkeit sowohl für die Farb”-repräsentation im CIELAB‐Farbraum als auch mit Hilfe der wahrnehmungsrelevanten Farbklassen untersucht.