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Digitale Analyse periodischer und transienter Messsignale anhand von Beispielen aus der optischen Präzisionsmesstechnik

dc.date.accessioned2018-07-26T11:08:40Z
dc.date.available2018-07-26T11:08:40Z
dc.date.issued2018-07-26
dc.identifier.uriurn:nbn:de:hebis:34-2018072655904
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/123456789/2018072655904
dc.description.sponsorshipDiese Arbeit wurde teilweise im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projektes "3D-Analyse von Oberflächenschädigungen in metallischen Werkstoffen unter Ermüdungsbelastung" erstellt. Förderkennzeichen LE 992/9-2.ger
dc.language.isoger
dc.rightsUrheberrechtlich geschützt
dc.rights.urihttps://rightsstatements.org/page/InC/1.0/
dc.subjectInterferometrieger
dc.subjectMikroskopieger
dc.subjectTiefenscannende Weißlichtinterferometrieger
dc.subjectDigitale Signalverarbeitungger
dc.subjectPeriodische optische Weglängenmodulationger
dc.subjectTrigonometrische Approximationger
dc.subjectGPU-Computingger
dc.subjectMultithreadingger
dc.subjectLaser Abstandsinterferometerger
dc.subjectInterferenz Auswertealgorithmenger
dc.subjectStörschwingungskompensation in der Interferometrieger
dc.subjectParallel Computingger
dc.subject.ddc620
dc.titleDigitale Analyse periodischer und transienter Messsignale anhand von Beispielen aus der optischen Präzisionsmesstechnikger
dc.typeDissertation
dcterms.abstractOptische 3D-Präzisionsmessverfahren, wie Weißlichtinterferometrie oder konfokale Mikroskopie, die eine Höhenauflösung bis in den Subnanometerbereich sowie sehr kurze Messzeiten von unter einer Sekunde erreichen, haben sich in den letzten Jahrzehnten in industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen etabliert. Der aktuelle Trend in der Industrie ist die hundertprozentige Qualitätskontrolle. Schnell und kosteneffizient lässt sich dieses Ziel nur durch die Integration der Messsysteme direkt in den Fertigungsprozess realisieren. Die hohe Genauigkeit der angesprochenen Messverfahren lässt sich allerdings bei konventionellen Systemen nur in einer schwingungsreduzierten Umgebung beispielsweise in einer Messkammer auf einem schwingunsgedämpften optischen Tisch erzielen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung, dem Aufbau und der Charakterisierung von interferometrischen Sensoren und der dazugehörigen Signalverarbeitung. Diese erreichen hohe laterale und axiale Auflösungen sowie kurze Mess- und Auswertezeiten und sind unempfindlich gegenüber Umgebungsschwingungen, weshalb sie in die Maschinenumgebung integriert werden können. Die Sensoren vereinen Weißlichtinterferometer zur flächenhaften Topographieerfassung und punktförmig messende Laserinterferometer zur Abstandserfassung zwischen Messobjekt und Messkopf des Sensors. Beide Interferometer verwenden teilweise einen gemeinsamen Strahlengang, sodass die Abstandsmessung innerhalb des Messfeldes des Weißlichtinterferometers erfolgt. Zur robusten Auswertung des Laserinterferenzsignals wird es mittels periodischer optischer Weglängenmodulation im Referenzarm sinusförmig moduliert. Durch optische, elektronische und softwaretechnische Maßnahmen wird sichergestellt, dass beide Interferometer keinen negativen Einfluss aufeinander ausüben. Die Abstandsinformationen werden verwendet, um die durch Umgebungsvibrationen an zunächst unbekannten axialen Positionen aufgenommen Weißlichtinterferenzsignale zu korrigieren. Dazu werden robuste Algorithmen zur Korrektur von Weißlichtinterferenzsignalen vorgestellt und charakterisiert. Die korrigierten Signale werden anschließend mit den etablierten Signalverarbeitungsalgorithmen ausgewertet und daraus wird die Oberflächentopographie der Messobjekte mit vergleichbarer Genauigkeit wie ohne Umgebungsschwingungen bestimmt. Die Systeme werden anhand von bekannten Messobjekten charakterisiert und die Kompensationen der Störschwingungen sowohl bei bekannten generierten Schwingungen als auch direkt in der Maschinenumgebung durch Messungen in einer Schwingprüfmaschine demonstriert. Außerdem werden Limitierungen der Systeme und der Algorithmen aufgezeigt. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Erarbeitung neuer sowie der Optimierung und der Anpassung bereits existierender Signalverarbeitungsalgorithmen zur Auswertung von Weißlicht- und Laserinterferenzsignalen unter den gegebenen Einsatzbedingungen. Dabei werden bestehende und sich als zuverlässig erwiesene Algorithmen hinsichtlich höherer Genauigkeit und schnellerer Mess- und Auswertezeiten weiterentwickelt, optimiert und miteinander kombiniert.ger
dcterms.accessRightsopen access
dcterms.creatorTereschenko, Stanislav
dc.contributor.corporatenameKassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik / Informatik
dc.contributor.refereeLehmann, Peter (Prof. Dr.-Ing. habil.)
dc.contributor.refereeSeewig, Jörg (Prof. Dr.-Ing.)
dc.subject.ccsHigh-Speed Arithmetic Algorithms
dc.subject.ccsInterconnections (Subsystems) Parallel I/O
dc.subject.ccsConcurrent Programming Parallel programming
dc.subject.ccsSequential Programming
dc.subject.ccsDATA STORAGE REPRESENTATIONS Contiguous representations
dc.subject.ccsMATHEMATICAL SOFTWARE Algorithm design and analysis
dc.subject.ccsMATHEMATICAL SOFTWARE Parallel and vector implementations
dc.subject.mscLinear equationsger
dc.subject.mscFactorization of matricesger
dc.subject.mscAlgebraic systems of matricesger
dc.subject.mscTrigonometric approximationger
dc.subject.mscFourier coefficients, Fourier series of functions with special properties, special Fourier seriesger
dc.subject.mscTrigonometric polynomials, inequalities, extremal problemsger
dc.subject.mscModulation and demodulationger
dc.subject.mscSignal theory (characterization, reconstruction, filtering, etc.)ger
dc.subject.mscApplication of orthogonal and other special functionsger
dc.subject.mscOptimizationger
dc.subject.pacsMetrologyger
dc.subject.pacsSpatial dimensionsger
dc.subject.pacsVibration isolationger
dc.subject.pacsData acquisition: hardware and softwareger
dc.subject.pacsData presentation and visualization: algorithms and implementationger
dc.subject.pacsComputer interfacesger
dc.subject.pacsGeometrical opticsger
dc.subject.pacsInterferenceger
dc.subject.pacsCoherenceger
dc.subject.pacsPhase retrievalger
dc.subject.pacsSemiconductor lasers; laser diodesger
dc.subject.pacsLenses, prisms and mirrorsger
dc.subject.pacsReflectors, beam splitters, and deflectorsger
dc.subject.pacsPhase shifting interferometryger
dc.subject.pacsInterferometersger
dc.subject.pacsApplications of Monte Carlo methodsger
dc.subject.pacsFourier and Fourier-Stieltjes transforms and other transforms of Fourier typeger
dc.subject.swdInterferometrieger
dc.subject.swdMikroskopieger
dc.subject.swdWeißlichtinterferometerger
dc.subject.swdDigitale Signalverarbeitungger
dc.subject.swdGrafikprozessorger
dc.subject.swdMultithreadingger
dc.subject.swdParallelrechnerger
dc.date.examination2018-02-26


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DissertationStanislavTereschen ...
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