Band 86, Heft 12

Zusammenfassung Jedes Nationale Metrologieinstitut ist verpflichtet, für die gesetzlichen Maßeinheiten (entsprechend der SI-Einheiten) den nationalen Etalon der Messnormale bereit zu halten, dessen internationale Vergleichbarkeit und Anerkennung sicherzustellen und die Maßeinheiten durch Kalibrierungen von Bezugs- und Arbeitsnormalen für Wirtschaft und Industrie weiterzugeben. Basierend auf den Vorgaben und Rahmenbedingungen des Bundesamtes für Eich- und Vermessungswesen (BEV) wurde für die Realisierung der Maßeinheit Newton eine Anlage entwickelt und umgesetzt, die die Einheit der Kraft direkt aus der Masse ableitet und realisiert. In Kooperation mit dem Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik (IFT) der Technischen Universität Wien wurde eine Totlastanlage im Bereich weniger N bis MN als primäre Kraftnormalanlage als nationales Normal der Kraft geschaffen. Im Rahmen einer Dissertation [1] wurde dabei Schritt für Schritt die Analyse der Vorgaben und mittels grundlegender Betrachtung der zu erwarteten Messunsicherheit die Erstellung eines detaillierten Anforderungskataloges beschrieben. Basierend auf einer detaillierten Messunsicherheitsbetrachtung des Verfahren selbst wurde ein Konzept einer Anlage abgeleitet, das geeignet ist, eine derartige Konstruktion zu schaffen, die alle anlagenspezifischen Messunsicherheitsanteile minimiert. Dabei wurden systematisch alle Beiträge zur Messunsicherheit betrachtet und daraus die Grenze des technisch Möglichen ausgelotet. Als übergeordnetes Ziel wurde dabei angestrebt, die Kraft rein linear in Messachse darzustellen, und jegliche Störeinflüsse wie z. B. Querkräfte, Einflüsse von Umgebungsbedingungen oder dergleichen zu minimieren. Zur Erreichung des Zieles der Umsetzung einer derartigen Kraftnormalanlage wurde zum Teil auf Methoden zurückgegriffen bzw. wurden Lösungen ausgearbeitet, die, verglichen mit bestehenden Realisierungsmöglichkeiten der Kraft, Modifikationen enthalten und Weiterentwicklungen darstellen. Bereits in [1] und [2] konnte detailliert gezeigt werden, wie abweichend von herkömmlichen und gleichwertigen Anlagen auftretende Störgrößen kompensiert oder in ihrer Messunsicherheit reduziert werden konnten, so dass man auf die Berücksichtigung dieser Störgrößen, wie sie durch internationale Kalibrierrichtlinien geregelt sind, bei der Auswertung und der dazugehörenden Messunsicherheitsbetrachtung verzichten kann. Durch Zusammenführung und Interpretation der Messergebnisse wurde bei internationalen Vergleichsmessungen [3] die Prozessfähigkeit und Eignung der neuen Anlage belegt und ihre Einsatzfähigkeit nachgewiesen. Mit der Darlegung dieser Nachweisführung wurde die Grundlage für die im Rahmen des CIPM-MRA-Abkommens [9] internationale Anerkennung der Messergebnisse und der vom BEV ausgestellten Zertifikate erbracht.

Surveillance of the rheological properties of drilling fluids is crucial when drilling oil wells. The prevailing standard is lab analysis. The need for automated real-time measurements is, however, clear. Ultrasonic measurements in non-Newtonian fluids have been shown to exhibit a non-linear relationship between the acoustic attenuation and rheological properties of the fluids. In this paper, three different fluid systems are examined. They are diluted to give a total of 33 fluid sets and their ultrasonic and rheological properties are measured. Machine learning models are applied to develop soft sensors that are capable of estimating the rheological properties based on the ultrasonic measurements. This study explores three different machine learning model types and, extensive training and tuning of the models is carried out. The best model types that show good results and the potential to develop a real-time sensor system suitable for use in oil & gas drilling process automation are selected.

We present a novel method to reconstruct multispectral images of flat objects from spectrally coded light fields as taken by an unfocused light field camera with a spectrally coded microlens array. In this sense, the spectrally coded light field camera is used as a multispectral snapshot imager, acquiring a multispectral datacube in a single exposure. The multispectral image, corresponding to the light field’s central view, is reconstructed by shifting the spectrally coded subapertures onto the central view according to their respective disparity. We assume that the disparity of the scene is approximately constant and non-zero. Since the spectral mask is identical for all subapertures, the missing spectral data of the central view will be filled up from the shifted spectrally coded subapertures. We investigate the reconstruction quality for different spectral masks and camera parameter sets optimized for real life applications such as in-line production monitoring for which the constant disparity constraint naturally holds. For synthesized reference scenes, using 16 color channels, we achieve a reconstruction PSNR\mathrm{PSNR} of up to 51 dB.

Zusammenfassung Die Bestimmung der Prozesszonentemperatur erlangt bei der Regelung und Überwachung des Rührreibschweißprozesses (FSW) eine zunehmende Relevanz. Gegenwärtig erfolgt die Temperaturmessung unter anderem durch Thermografie oder durch die Anwendung werkzeugintegrierter Temperaturfühler (meist Thermoelemente). Da diese nicht direkt an der Schweißstelle angebracht werden können, entstehen Messabweichungen sowie zeitliche Verzögerungen. Diese können auf die unterschiedlichen Wärmeableitungsvorgänge in das Werkzeug, die zu fügenden Werkstoffe und an die Umgebung zurückgeführt werden. Im Beitrag wird ein Verfahren zur direkten Temperaturmessung auf Grundlage des thermoelektrischen Effektes sowie die dabei auftretenden Herausforderungen beschrieben. Mit diesem Verfahren kann eine direkte Temperaturmessung während des Prozesses erfolgen, ohne das Werkzeug mit zusätzlichen Temperaturfühlern zu versehen.

In metrology, the normal distribution is often taken for granted, e. g. when evaluating the result of a measurement and its uncertainty, or when establishing the equivalence of measurements in key or supplementary comparisons. The correctness of this inference and subsequent conclusions is dependent on the normality assumption, such that a validation of this assumption is essential. Hypothesis testing is the formal statistical framework to do so, and this introduction will describe how statistical tests detect violations of a distributional assumption. In the metrological context we will advise on how to select such a hypothesis test, how to set it up, how to perform it and which conclusion(s) can be drawn. In addition, we calculate the number of measurements needed to decide whether a process departs from a normal distribution and quantify how sure one is about this decision then. These aspects are illustrated for the powerful Shapiro-Wilk test and by an example in legal metrology. For this application we recommend to perform 330 measurements. Briefly we also touch upon the issues of multiple testing and rounded measurements.