Optische Messtechnik

Was versteht man unter optischer Messtechnik?

Bei Verfahren der optischen Messtechnik werden, im Unterschied zur taktilen Messtechnik, Eigenschaften des Prüflings berührungs- oder kontaktlos unter Anwendung von Licht gemessen. Dabei nutzt man die physikalischen Prinzipien von Absorption und Reflexion, um ganze Flächen zu erfassen, nicht nur den einzelnen Messpunkt. 

Welches sind die Vorteile von optischen Messsystemen?

Optische Messverfahren gelten als sehr präzise und schnell – mit kurzer Reaktionszeit, da Messung und digitale Übertragung nahezu in Echtzeit erfolgen. Sie sind geeignet, sehr komplexe und kritische Messaufgaben zu lösen. Es gibt eine Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten; einer der wesentlichen Vorteile besteht in der berührungsfreien und damit zerstörungsfreien Anwendung, was bedeutet, dass die Oberfläche eines Bauteils nicht beschädigt werden kann. 

Zusammenfassung allgemeiner Vorteile optischer Messsysteme

  • Kontaktlose Messung
  • Zerstörungs- und verschleißfreie Messung
  • Sehr hohe Messgeschwindigkeiten
  • Materialunabhängige Anwendung
  • Prüfung von Flächen und 3-dimensionalen Objekten

Wo werden Methoden der optischen Messtechnik eingesetzt?

Die Einsatzmöglichkeiten der optischen Messtechnik ist groß. Beispielsweise wird diese zunehmend in der Qualitätssicherung der fertigenden Industrie eingesetzt, aber auch zur Geschwindigkeitsüberwachung für mehr Sicherheit im Straßenverkehr. Die Kombination von optischer Messtechnik und taktiler Messtechnik bietet ein breites Feld für innovative Entwicklungen. Das Spektrum reicht in der Automobilindustrie von der Vermessung ganzer Fahrzeuge bis zur Zylinderdruckmessung. 

Optische Messtechnik zur Qualitätssicherung in der Serienproduktion

Getrieben durch ständig wachsende Qualitätsanforderungen, ist die lückenlos rückverfolgbare 100-Prozent-Kontrolle in der fertigenden Industrie unumgänglich geworden. In manchen Fertigungsumgebungen geht es dabei um die Prüfung von Oberflächen im Nanometerbereich. Je nach Oberflächenbeschaffenheit der Prüflinge kommen verschiedene Lichtmessmethoden mit hohen Messgeschwindigkeiten zum Einsatz. 

Diese Methoden eignen sich für die Prüfung von matten (diffuse) Oberflächen:

  • Triangulationssysteme (mit Lasertechnik)
  • Streifenlichtprojektionssysteme
  • Stereoskopie

Diese Methoden eignen sich für die Prüfung glänzender Oberflächen:

  • Deflektometrie (hierbei kann ein ganzes Fahrzeug gescannt werden)
  • Interferometrie

Optische Messtechnik zur Geschwindigkeitsüberwachung

Besonders schnell und genau können Lichtschranken-Messgeräte Fahrgeschwindigkeiten ermitteln. Dabei werden auf Basis mehrerer hintereinander angeordneter Lichtsensoren mehrere Lichtschranken erzeugt. Sobald ein Fahrer diese durchbricht, wird dies vom Messgerät erfasst, wo mittels Weg-Zeit-Berechnung die Fahrgeschwindigkeit festgestellt wird. Im Falle einer Geschwindigkeitsüberschreitung wird automatisch, je nach System, mindestens eine digitale Kamera zur Bilderfassung ausgelöst.

Kombination von taktiler und optischer Messtechnik in der Motorenentwicklung

Das folgende Beispiel einer innovativen Messzündkerze zeigt, wie die Kombination von Vorteilen der taktilen mit den Vorteilen der optischen Messtechnik Mehrwert für die Motorenentwicklung generiert. 

Dank Integration eines Hochtemperatur-Miniaturdrucksensors und faseroptischer Sonden in einer normalen Messzündkerze kann die herkömmliche Zylinderdruckmessung mit einer Visualisierung der Vorgänge im Brennraum verbunden werden. Die Sonden werden dabei in der Funktion „optischer Fenster“ in verschiedene Richtungen des Brennraums ausgerichtet. Lichtwellenleiter übertragen die von der Flammenausstrahlung ausgehenden Lichtsignale direkt zum Indiziersystem. Dort werden die Verbrennungsvorgänge grafisch dargestellt. Anhand der Verlaufskurve lassen sich unter Einbeziehung von zeitlicher Abfolge und Intensität der Flammenbildung bestimmte Phänomene wie Klopfen, Rußbildung oder Vorentflammung identifizieren. Zeitgleich erfolgt die Messung des Zylinderdrucks. Die Auswertung aller Messwerte erlaubt ganzheitlichere Erkenntnisse über die tatsächlichen Verbrennungsvorgänge.

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