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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

12 Issues per year


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ISSN
2196-7113
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Volume 84, Issue 2

Issues

Fringe projection profilometry using rigid and flexible endoscopes

Streifenprojektion mittels starrer und flexibler Endoskopie

Steffen MatthiasORCID iD: http://orcid.org/0000-0002-6479-9742 / Jochen Schlobohm
  • Leibniz Universität Hannover, Institute of Measurement and Automatic Control, Nienburger Str. 17, 30167 Hannover, Germany Germany
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/ Markus Kästner
  • Leibniz Universität Hannover, Institute of Measurement and Automatic Control, Nienburger Str. 17, 30167 Hannover, Germany Germany
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/ Eduard Reithmeier
  • Leibniz Universität Hannover, Institute of Measurement and Automatic Control, Nienburger Str. 17, 30167 Hannover, Germany Germany
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Published Online: 2017-01-23 | DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2016-0054

Abstract

Quality control is an important aspect of modern production processes. Obtaining quantitative information not only helps to ensure the function of machinery and products, but also enables cost reduction by feedback control of process parameters. A multitude of modern industrial applications feature an increasing amount of highly integrated machinery, resulting in a requirement for new measuring devices. Two new measuring systems are presented for in-situ inspection tasks in confined spaces. A combination of endoscopy techniques with structured illumination enables capturing areal 3-D geometry information of functional elements in integrated machinery. Depending on the requirements for inspection, either rigid or flexible image guides may be used to transport the structured light patterns. While a flexible endoscope allows for a more flexible positioning of the sensor head, its resolution is limited by the number of individual fiber cores. Alternatively, if constraints on the versatility of sensor positioning can be accepted, rigid endoscopes feature higher image quality. Both approaches are described in detail and compared based on evaluations on features of a calibrated micro contour standard.

Zusammenfassung

Durch die Gewährleistung der Funktion von Produkten und Maschinen ist die Qualitätskontrolle ein zentrales Element moderner Produktionsketten. Die Erfassung von Qualitätskenngrößen in hochintegrierten Maschinen stellt neue Herausforderungen an die Messtechnik. Dieser Beitrag stellt zwei neu entwickelte Messsysteme vor, welche für Mess- und Prüfaufgaben an schwer zugänglichen Geometrien geeignet sind. Das erste Messsystem verwendet flexible Glasfaserbündel für den Transport der Bildinformation für Projektor und Detektor und ermöglicht so eine flexible Positionierung des Messkopfes. Das zweite Messsystem verwendet ein starres Boroskop auf Basis eines Linsensystems in Kombination mit einer Mikrokamera. Der Aufbau beider Systeme wird im Detail vorgestellt und die jeweiligen Kalibrieransätze beschrieben. Des weiteren wird ein Vergleich anhand von Wiederholmessungen an zwei Konturnormalen mit definierten Geometrieelementen durchgeführt. Die Standardabweichung der Punktedaten zu den eingepassten Referenzkörpern liegt für das auf flexiblen Bildleitern basierende System unterhalb von 5 μm sowie unterhalb von 28 μm für das starrendoskopische System. Während sich das erste Messsystem insbesondere für filigrane Verzahnungsgeometrien eignet, bietet sich die Verwendung des starrendoskopischen Systems für die Erfassung großflächiger Elemente aufgrund des größeren Messvolumens an.

Keywords: Fringe projection; 3-D metrology; endoscopy; inspection

Schlagwörter: Streifenprojektion; 3D-Messtechnik; Endoskopie; Inspektion

About the article

Steffen Matthias

Steffen Matthias is a research associate at the Institute of Measurement and Automatic Control at Leibniz Universität Hannover.

Leibniz Universität Hannover, Institute of Measurement and Automatic Control, Nienburger Str. 17, 30167 Hannover, Germany

Jochen Schlobohm

Jochen Schlobohm is a research associate at the Institute of Measurement and Automatic Control at Leibniz Universität Hannover.

Leibniz Universität Hannover, Institute of Measurement and Automatic Control, Nienburger Str. 17, 30167 Hannover, Germany

Markus Kästner

Markus Kästner is the head of the department for production metrology at the Institute of Measurement and Automatic Control at Leibniz Universität Hannover.

Leibniz Universität Hannover, Institute of Measurement and Automatic Control, Nienburger Str. 17, 30167 Hannover, Germany

Eduard Reithmeier

Eduard Reithmeier is the head of the Institute of Measurement and Automatic Control at Leibniz Universität Hannover.

Leibniz Universität Hannover, Institute of Measurement and Automatic Control, Nienburger Str. 17, 30167 Hannover, Germany


Revised: 2016-12-08

Accepted: 2016-12-11

Received: 2016-11-11

Published Online: 2017-01-23

Published in Print: 2017-02-28


Citation Information: tm - Technisches Messen, Volume 84, Issue 2, Pages 123–129, ISSN (Online) 2196-7113, ISSN (Print) 0171-8096, DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2016-0054.

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©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston.Get Permission

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[1]
Rüdiger Beermann, Lorenz Quentin, Gunnar Stein, Eduard Reithmeier, and Markus Kästner
Optical Engineering, 2018, Volume 57, Number 11, Page 1
[2]
Rüdiger Beermann, Lorenz Quentin, Eduard Reithmeier, and Markus Kästner
Applied Optics, 2018, Volume 57, Number 15, Page 4075

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