Interferometrische, direkte faseroptische Formmessung mit sechs Freiheitsgraden

Die faseroptische Formerfassung ist eine spezialisierte Messmethodik zur direkten Erfassung von Formänderungen eines Sensors, bei der kein externer Beobachter, wie etwa eine Kamera, erforderlich ist. Dieser Sensor zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus und kann direkt in verschiedene Objekte integriert werden, um deren Formänderung zu erfassen. Hiermit eröffnen sich vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten in der minimalinvasiven Chirurgie, der Kontinuumsrobotik sowie in der Überwachung von Bauwerken.

Der Sensor besteht aus einer Anordnung präparierter Glasfasern, in denen mehrere Reflektorenpaare als unabhängige Interferometer fungieren. Die Signalauswertung erfolgt mittels des Range-Resolved-Interferometry-Verfahrens [1], welches das Multiplexing ermöglicht und somit eine Separation der Interferometersignale erlaubt. Dies führt zu einer ortsaufgelösten Messung der differentiellen Dehnung entlang der Glasfaseranordnung, aus der direkt die Formänderungen des Sensors bestimmt werden können (siehe Abbildung).

Der aktuelle Stand der Technik ermöglicht die Formerfassung mit vier Freiheitsgraden. Eine Torsion des Sensors kann jedoch zum Verlust des Koordinatensystems führen, was signifikante Messfehler zur Folge hat. Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Systems, das die Messung aller sechs Freiheitsgrade ermöglicht, wodurch die Formerfassung um die Torsion und die longitudinale Dehnung des Sensors erweitert wird. Das Projekt wird von unserem Doktoranden Dipl.-Ing. Marvin Henkel bearbeitet.