Positions- und Geschwindigkeitsmessung bewegter, rauer Oberflächen bei schrägen Trajektorien

Der Laser Doppler Distanzsensor mit Phasenauswertung ermöglicht die gleichzeitige Messung von axialer Position und lateraler Geschwindigkeit rauer Oberflächen. Damit eignet sich das Messprinzip zur Formmessung rotierender Bauteile mit nur einem optischen Zugang. Schräge Trajektorien der Oberfläche treten beispielsweise bei nichtrotationssymmetrischen Objekten auf und reduzieren die Korrelation der Streulichtsignale, wodurch unbekannte systematische Messabweichungen auftreten. Einen weiteren Einfluss auf die systematischen Messabweichungen liefert die numerische Apertur (NA) der Streulichtdetektion. Numerische Simulationen zeigen, dass mit steigender NA das SNR der Streulichtsignale sinkt, gleichzeitig aber unbekannte systematische Fehler reduziert werden können, da über eine größere Specklezahl gemittelt wird. Es werden experimentelle Untersuchungen zur Trajektorien- und Formvermessung von rotierenden Objekten mit einer Messunsicherheit im Submikrometerbereich vorgestellt. Das Messprinzip wurde dabei mit einem robusten, fasergekoppelten Messkopf umgesetzt und der dynamische Bereich für die Positionsmessung um mehr als eine Größenordnung erhöht.