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tm - Technisches Messen

Plattform für Methoden, Systeme und Anwendungen der Messtechnik

[TM - Technical Measurement: A Platform for Methods, Systems, and Applications of Measurement Technology
]

Editor-in-Chief: Puente León, Fernando / Zagar, Bernhard


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ISSN
2196-7113
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Volume 82, Issue 5

Issues

Holografische Mehrpunktgenerierung zur Positionsanalyse

Holographic multipoint generation for sensing positions

Tobias Haist / Marc Gronle / Duc Anh Bui / Wolfgang Osten
Published Online: 2015-04-23 | DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2014-0039

Zusammenfassung

Mittels einer einfachen Modifikation des optischen Abbildungssystems werden statistische Fehler sowie Diskretisierungsfehler bei der bildbasierten Positionsbestimmung deutlich verringert. Hierzu wird vor dem abbildenden Objektiv ein Hologramm als Vervielfältigungselement eingesetzt. Ein einzelner heller Objektpunkt wird so in der Ebene des Bildsensors in N Punkte aufgespalten. Statistische Messunsicherheiten deutlich unterhalb 1/100 Pixel lassen sich auf diese Weise mit preisgünstigen Standardsensoren erzielen. Vorgestellt werden Messergebnisse für LED-basierte Beleuchtung im Vergleich zu interferometrischen Kontrollmessungen. Eine Detailanalyse zeigt, dass die verbleibenden Restfehler vor allem von punktabhängigen Diskretisierungsfehlern dominiert werden.

Abstract

Based on a simple modification of the imaging system we are able to considerably reduce statistical as well as discretization errors for imaging-based position measurements. To this end we employ a holographic optical element in front of the main imaging objective lens. Therefore, one single bright spot in the object plane will be imaged onto N points in the image plane. Statistical measurement uncertainties below 1/100 of a pixel can be achieved with standard industrial image sensors. We show results for LED-based illumination and compare the results with interferometric control measurements. A detailed analysis shows that the remaining errors are due to discretization errors of some of the spots.

Schlagwörter: Positionsbestimmung; Bildverarbeitung; computer-generierte Hologramme

Keywords: Positioning; image processing; computer-generated holography

About the article

Tobias Haist

Tobias Haist hat Physik an der Universität Stuttgart studiert und dort im Bereich der technischen Optik promoviert. Er ist Akademischer Oberrat am Institut für Technische Optik (ITO) und Gruppenleiter der Arbeitsgruppe „Aktive Optische Systeme“. Seine Hauptforschungsinteressen sind aktuell räumliche Lichtmodulation, optische Messtechnik und digitale Bildverarbeitung.

Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, 70569 Stuttgart

Marc Gronle

Marc Gronle ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technische Optik (ITO) der Universität Stuttgart und Gruppenleiter der Arbeitsgruppe „3D Oberflächenmesstechnik“. Hauptarbeitsgebiete: Optische Messtechnik, Sensorfusion, multisensorische Messsysteme, digitale Bildverarbeitung.

Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, 70569 Stuttgart

Duc Anh Bui

Duc Anh Bui studierte „Optik und Lasertechnik“ an der Fachhochschule Koblenz. Von 2011 bis 2013 arbeitete er als Applikationsingenieur im Bereich der Laser-Mikromaterialbearbeitung bei der Firma Coherent Deutschland in Kaiserslautern. Seit April 2013 studiert er das Masterstudium „Maschinenbau/Mikrotechnik, Gerätetechnik und Technische Optik“ an der Universität Stuttgart mit Spezialisierung in Technische Optik und Lasermaterialbearbeitung.

Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, 70569 Stuttgart

Wolfgang Osten

Wolfgang Osten ist Direktor des Instituts für Technische Optik (ITO) der Universität Stuttgart u. a. mit den Hauptarbeitsgebieten: kohärente Optik, optische Messtechnik, digitale Bildverarbeitung, optische Sensorik für Produktionsautomatisierung, 3D Oberflächenmesstechnik sowie kombinative optische Messverfahren.

Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, 70569 Stuttgart


Revised: 2015-02-13

Accepted: 2015-02-13

Received: 2015-01-21

Published Online: 2015-04-23

Published in Print: 2015-05-28


Citation Information: tm - Technisches Messen, Volume 82, Issue 5, Pages 273–279, ISSN (Online) 2196-7113, ISSN (Print) 0171-8096, DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2014-0039.

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©2015 Walter de Gruyter Berlin/Boston.Get Permission

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