Direkt abgeformte Betonbauteile für Präzisionsanwendungen im Maschinen- und Gerätebau. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2023. - 1 Online-Ressource (XIII, 168 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 40)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023
Präzisionssysteme können durch die Verwendung von Werkstoffen mit dem gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten thermisch stabil realisiert werden. Häufig wird Naturstein für Präzisionsanwendungen verwendet, da dieser sehr fein bearbeitet werden kann, thermisch sowie mechanisch langzeitstabil und korrosionsbeständig ist. Die Gestaltungmöglichkeiten sind jedoch durch die kostspielige und zeitaufwendige Bearbeitung stark eingeschränkt. Ein vielversprechender Ansatz zur Herstellung von Präzisionsbauteilen für die gesamte Maschinenstruktur ist die Verwendung von speziellen selbstverdichtenden Betonen (SCC=Self Compacting Concrete). Mit Beton als Alternativmaterial können vergleichbare mechanische Eigenschaften erzielt und wesentliche Gestaltmerkmale urformend hergestellt werden. Durch die niedrigen Materialkosten amortisieren sich die Werkzeugkosten schon bei kleinen Losgrößen. Teile aus SCC weisen im Herstellungsprozess ein zeit- und klimaabhängiges Schrumpfen und Quellen auf, womit Änderungen in der Bauteilgestalt verbunden sind. Allerdings konnte die Stabilisierungszeit beim Aushärteprozess deutlich verkürzt werden. In einer Langzeitstudie über fast zehn Jahre wurde eine mit Naturstein vergleichbare Formstabilität belegt. Darüber hinaus wurde eine Simulationsmethode entwickelt, um die Formänderung komplexer Geometrien vorherzusagen. Mit diesem Werkzeug kann eine Schalungsgeometrie entwickelt werden, die zu einem Fertigteil führt, welches annähernd der idealen Geometrie entspricht. SCC kann auch als alternatives Material für Teile mit hoher spezifischer Steifigkeit in beweglichen Maschinenstrukturen eingesetzt werden. Um eine mit Stahl- oder Aluminiumleichtbauteilen vergleichbare Zuverlässigkeit zu gewährleisten, muss die Betriebsfestigkeit verbessert werden. Der Einsatz von Stahl– oder Kohlefasern als Bewehrung ist nicht sinnvoll, da diese zu inhomogenem thermischen Verhalten führen. Alternativ kann eine Armierung durch die Aufbringung von organo–funktionellen Beschichtungen mit erhöhter Zugfestigkeit erfolgen. Die Wirkungsmechanismen und Zusammenhänge mit der Dauerfestigkeit wurden analysiert, um eine experimentelle Methode zur Bestimmung des Beschichtungseinflusses zu entwickeln. Abschließend erfolgt die Übertragung der Ergebnisse auf ein Verfahren zur Vorhersage der Betriebsfestigkeitssteigerung von beschichteten Betonbauteilen mit beliebiger Geometrie.
https://doi.org/10.22032/dbt.59146
A lifting and actuating unit for a planar nanoprecision drive system. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (xxi, 112, XI Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Ein wesentlicher Treiber in vielen heutigen Technologiebereichen ist die Miniaturisierung von elektrischen, optischen und mechanischen Systemen. Mehrachsige Geräte mit großen Verfahrbereichen und extremer Präzision spielen dabei nicht nur in der Messung und Qualitätssicherung, sondern auch in der Fabrikation und Manipulation von Nanometerstrukturen eine entscheidende Rolle. Die vertikale Bewegungsaufgabe stellt eine besondere Herausforderung dar, da die Schwerkraft des bewegten Objektes permanent kompensiert werden muss. Diese Arbeit schlägt dafür eine Vertikalhub- und -aktuiereinheit vor und trägt damit zur Weiterentwicklung von Nanometer-Präzisionsantriebssystemen bei. Grundlegende mögliche kinematische Integrationsvarianten werden betrachtet und entsprechend anwendungsrelevanter Kriterien gegenübergestellt. Der gezeigte parallelkinematische Ansatz zeichnet sich durch seine gute Integrierbarkeit, geringe negative Einflüsse auf die umliegenden Systeme, sowie die Verteilung der Last auf mehrere Stellglieder aus. Folgend wird ein konstruktiver Entwicklungsprozess zusammengestellt, um diese favorisierte Variante weiter auszuarbeiten. Im Laufe dieses Prozesses wird die zu entwickelnde Einheit in das Gesamtsystem eingeordnet und ihre Anforderungen, Randbedingungen und enthaltenen Teilsysteme definiert. Die vertikale Aktuierung besteht dabei aus zwei Systemen: Einer pneumatische Gewichtskraftkompensation und einem elektromagnetischen Präzisionsantrieb. Das technische Prinzip der Hubeinheit wird erstellt und die Teilsysteme im verfügbaren Bauraum angeordnet. Daraus wird ein detailliertes Modell des pneumatischen Aktors abgeleitet, dieser dimensioniert und dessen Eigenschaften bestimmt. Die Ausdehnung dieses Teilsystems definiert die räumlichen Grenzen für den umliegenden Präzisionsantrieb. Zur Auslegung dieses Antriebs wird das Kraft-/Leistungsverhältnis als Zielgröße definiert. Mit Hilfe von numerischer Simulation und Optimierung werden Geometrien für verschiedenste Topologien entworfen und bewertet. Die geeignetste Variante wird mit allen Teilsystemen in eine Einheit integriert und auskonstruiert. Abschließend werden zukünftige Schritte für die Integration der Einheit in ein Präzisionsantriebssystem dargestellt und mögliche Anwendungsszenarien in der Nanofabrikation präsentiert.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000391
Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - 1 Online-Ressource (XXIV, 176 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 37)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Die vorliegende Arbeit beinhaltet Realisierungsmöglichkeiten des konstruktiven Aufbaus von Fünfachs-Nanopositionier-und Nanomessmaschinen für die Messung und Fabrikation makroskopischer Objekte mit Nanometerpräzision. Mit zusätzlichen rotatorischen Freiheiten wird die Limitierung etablierter, überwiegend kartesisch operierender Nanopositionier-und Nanomessmaschinen (NPMM) hinsichtlich der Adressierbarkeit stark gekrümmter Objektgeometrien überwunden. Es werden modular variierte Maschinenkonzepte im Hinblick auf die Realisierung mehrachsiger Bewegungen und unter der Voraussetzung der Erweiterbarkeit kartesischer NPMMs systematisch entwickelt und auf der Grundlage eines Klassifizierungssystems evaluiert. Ein hohes Potential zeigen Varianten mit drei unabhängigen linearen Bewegungen des Objektes in Kombination mit zwei unabhängigen Rotationen des Tools um einen gemeinsamen Momentanpol, der dauerhaft mit dem Arbeitspunkt des Tools (TCP) und dem Abbepunkt der kartesischen NPMM übereinstimmt. Insbesondere die Rotation des Tools um die Hochachse der NPMM mittels Drehtisch in Kombination mit einer Rotation in der horizontalen xy-Ebene unter Verwendung eines Goniometers zeigen einen hohen Erfüllungsgrad. Im Rahmen experimenteller Untersuchungen wird ein derartiger Aufbau innerhalb einer NPMM erprobt, der die Rotationen eines Tools mit einer Masse < 2 kg gewährleistet. Eine asymmetrische Anordnung des Goniometers entlang dessen Hauptdrehachse erlaubt den Einsatz von Tools, deren Gestalt das Arbeitsvolumen des Goniometers überschreitet. Es sind Rotationsbereiche des Tools von 360˚ um die Hochachse der NPMM und Neigungen zur Hochachse von 90˚ möglich. Die Integration ultrapräziser Rotationseinheiten in die NPMM erfolgt unter Zuhilfenahme finite Elemente gestützter Modellbildung und daraus abgeleiteter Strukturoptimierung der Koppelstellen. Unter Anwendung von Laserinterferometern in Kombination mit einem geeigneten Retroreflektor im TCP werden Einflüsse der zusätzlichen rotatorischen Positioniersysteme, wie Verformungen und Positionierwiederholbarkeiten, in der NPMM in situ gemessen. Wie beispielhaft mit der Anwendung eines entwickelten Nanoimprinttools gezeigt, erlauben die erreichten Positioniereigenschaften eine Adressierung und Bearbeitung dreidimensionaler Körper mit stark gekrümmter Oberfläche. Ein entwickelter neuartiger Aufbau der Gesamtstruktur, bei dem für die kombinierte Messung der Positionierabweichungen Fabry-Pérot-Interferometer zur Anwendung kommen, gewährleistet den Einbezug der Rotationen in den geschlossenen Regelkreis, wodurch die Mess-und Bearbeitungsgenauigkeit erhöht und die Prozesszeit verkürzt werden. Die Interferometer erfassen die Positionierabweichungen gegenüber einem halbkugelförmigen Konkavspiegel, der mit dem metrologischen Rahmen der NPMM direkt verbunden ist. Abschließend werden Konstruktionsrichtlinien für die Entwicklung von Fünfachs-Nanopositionier-und Nanomessmaschinen zusammengefasst.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000376
Kraftgesteuerte Messzelle für Dilatometeranwendungen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XVI, 168 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 32)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018
Werkstoffinnovation ist eine wesentliche treibende Kraft des 21. Jahrhunderts. Die Forschung und Weiterentwicklung von innovativen Materialien vergrößert stets deren Anwendungsbereich und den ressourceneffizienten Einsatz in technischen Gebilden. Dieser allgemeine Trend der Weiterentwicklung von Materialien führt zu höheren Anforderungen an Messgeräte, welche die zugehörigen Materialkenngrößen ermitteln. Im Bereich der Dilatometrie wird die Längenänderung von thermisch beeinflussten Materialien analysiert. Zukünftige und zum Teil bereits aktuelle messtechnische Anforderungen von z. B. weichen Materialien können mit bestehenden Möglichkeiten der technischen Realisierung nicht mehr sicher erfüllt werden. Hieraus leitet sich ein Handlungsbedarf hinsichtlich technischer und konstruktiver Weiterentwicklung ab. Ziel dieser Arbeit ist es, den aktuellen Entwicklungsstand zur messtechnischen Erfassung von thermisch induzierten Längenänderungen darzustellen und Möglichkeiten für dessen Weiterentwicklung zu erarbeiten. Hierzu wird das Arbeitsfeld begrifflich und inhaltlich abgegrenzt. Mithilfe einer Betrachtung des Standes der Technik werden Anforderungen für die Weiterentwicklung abgeleitet. Im Rahmen der konstruktiven Entwicklung spielt hierbei die Reduzierung wesentlicher Störeinflüsse auf die Längenänderung der Probe eine entscheidende Rolle. Ein besonderes Ziel besteht darin, den Krafteinfluss während der Längenmessung stark zu verringern sowie den Einfluss durch manuelle Bedienung zu eliminieren. In der vorliegenden Arbeit werden für die Entwicklung und Realisierung einer kraftgesteuerten Messzelle systematisch Lösungsräume erarbeitet sowie anschließend schrittweise hinsichtlich der Erfüllung der gegebenen Anforderungen untersucht und bewertet. Aus methodischer Sicht stellt diese Arbeit eine Vorgehensweise zur zielgerichteten Entwicklung einer kraftgesteuerten Messzelle dar. Die Funktionsfähigkeit des erarbeiteten Konstruktionsentwurfs wird durch experimentelle Ergebnisse im Rahmen des messtechnischen Nachweises bestätigt. Den Abschluss dieser Arbeit bilden sowohl eine Einflussgrößenanalyse als auch eine Zusammenfassung ermittelter charakteristischer Eigenschaften der Messzelle gefolgt von einem Ausblick zur Weiterentwicklung.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000443
Untersuchung von Umlenkelementen zur Anwendung in der interferometrischen Längenmesstechnik. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (176 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 33)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018
Aufgrund ihrer hohen Auflösung in Kombination mit einem großen Messbereich nehmen Interferometer eine Spitzenrolle in der Präzisionslängenmesstechnik ein. Sie müssen stets so angeordnet werden, dass der Messstrahl das Messobjekt auf geradem, unabgeschattetem Weg erreicht. Durch eine Umlenkung und Faltung des Interferometermessstrahls lassen sich Flexibilität des Aufbaus und Zugänglichkeit des Messobjektes verbessern. Diese Arbeit untersucht den Einsatz von Strahlumlenkelementen in interferometrischen Messanordnungen sowie die dadurch entstehenden Messfehler und Möglichkeiten ihrer Kompensation und Korrektur. Zunächst wird das grundlegende Messprinzip von interferometrischen Längenmessungen vorgestellt sowie auf mögliche Fehlerquellen insbesondere im Hinblick auf Strahlumlenkung hingewiesen. Es wird untersucht, wie sich die Änderung von geometrischen und Polarisationseigenschaften des Messstrahls durch ein Umlenkelement auf die interferometrische Messung auswirken. In dieser Arbeit werden verschiedene Modelle vorgestellt, mit denen die Lichtausbreitung und Polarisation sowie das geometrische Übertragungsverhalten von Umlenkelementen untersucht werden können. An Beispielen werden Einflussfaktoren herausgestellt, die auf die Polarisation des Lichtes wirken. Darüber hinaus wird deren Nutzung zur Kompensation von unerwünschten Polarisationsänderungen diskutiert. Eine Übersicht teilt reflektierende und refraktive Umlenkelemente auf Basis von Gemeinsamkeiten in Geometrie und Übertragungsverhalten in Kategorien ein. Der Fokus liegt dabei auf Invarianzachsen für Translation und Rotation der Elemente. Diese erlauben eine Bewegung der Umlenkelemente, ohne dass die untersuchte Funktionsgröße beeinflusst wird. Auf die Existenz und Lage dieser Achsen wird für jede Gruppe von Umlenkelementen hingewiesen. Zusätzlich erfolgt der Nachweis im Experiment, der das qualitative Übertragungsverhalten ausgewählter Umlenkelemente bestätigt. Schließlich werden die Erkenntnisse dieser Arbeit in Gestaltungsrichtlinien zusammengefasst, die den Anwender bei der Auslegung von Umlenkelementen für interferometrische Längenmesssysteme unterstützen.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000555
Aktiv-adaptive Polierwerkzeuge zur Herstellung rotationssymmetrischer Asphären. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2017. - 1 Online-Ressource (XVIII, 163 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 28)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
Optische Technologien sind einer der wesentlichen wirtschaftlichen Treiber des 21. Jahrhunderts. Aus heutiger Sicht besteht speziell für die wirtschaftliche Einzelteilfertigung asphärischer Optikkomponenten als auch optischer Freiformelemente steigender Handlungsbedarf. Diese sind in der geforderten Qualität zwar herstellbar, jedoch verhindern zeitintensive und aufwändige Fertigungsprozesse ihren breiten Einsatz. Der Miniaturisierung und Integration zusätzlicher Funktionalitäten sind unter ausschließlicher Verwendung sphärischer Optikkomponenten enge Grenzen gesetzt, an denen sich heutige Technologien bewegen. Der Einsatz asphärischer Optikkomponenten erlaubt hingegen eine Reduzierung der Anzahl optischer Bauelemente, welche den Bauraumbedarf, das Gewicht, den konstruktiven Aufwand und somit auch die gesamte Komplexität des optischen Systems zu verringern vermag. Ziel dieser Arbeit ist es, eine spürbare Kostensenkung für die Herstellung asphärischer Optikkomponenten zu realisieren. Die dazu erforderliche Weiterentwicklung aktueller Fertigungsprozesse setzt dabei eine tiefgründige wissenschaftliche Auseinandersetzung mit dem Themenkomplex heutiger Optiktechnologien im Allgemeinen sowie der Optikfertigung im Speziellen voraus. Den Einstieg dafür bildet die systematische Analyse bestehender Prozesse zur Herstellung asphärischer Optikkomponenten. Darin wird der Vorpolierprozess als wesentlicher Kostentreiber der Asphärenfertigung identifiziert. Ursachen dafür sind drei wesentliche prozess- und technologiebedingte Nachteile, deren Auswirkungen es zur Realisierung einer kosteneffizienten Fertigung mindestens zu reduzieren, idealerweise zu beseitigen gilt. Darauf aufbauend erfolgt eine Erarbeitung und Vorstellung dreier Lösungsansätze. Deren Vergleich und Bewertung zeigt, dass vollaperturige, aktiv-adaptive Polierwerkzeuge die größten Erfolgsaussichten versprechen. Im Folgenden wird dieser Lösungsansatz durch die Erarbeitung des Lösungsraums untersetzt. Die sukzessive Überführung und Ausgestaltung des vollaperturigen, aktiv-adaptiven Polierwerkzeugs hin zu einem Konstruktionsentwurf erfolgt in Anlehnung an die Systematik der Ilmenauer Konstruktionslehre. Den Abschluss der Arbeit bilden der praktische Verfahrensnachweis des entwickelten Werkzeugs, eine Einflussgrößenanalyse, eine Abschätzung des Einsparpotentials sowie Empfehlungen zur Weiterentwicklung.
https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00031241
Untersuchungen zylindrischer Gasführungselemente für Hochvakuumanwendungen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - 1 Online-Ressource (XXIV, 180 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 25)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2015
Eine hochgenaue, stabile Positionierung innerhalb einer Vakuumumgebung kann mit Hilfe von aerostatischen Führungselementen realisiert werden. Um das Abströmen des Speisegases in die Vakuumumgebung zu minimieren, wird im Stand der Technik ein mehrstufiges berührungsloses Dicht- und Absaugsystem verwendet. Die Evakuierung der ersten Absaugstufe hat eine Reduzierung des direkten Umgebungsdruckes der Gasführungselemente und somit eine Beeinflussung der Eigenschaften zur Folge. Die Arbeit präsentiert experimentelle und theoretische Ergebnisse zu Untersuchungen an aerostatischen, zylindrischen Führungselementen mit poröser Drosselschicht für Hochvakuumanwendungen. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss des Umgebungsdruckes, des Speisegasdruckes und der konzentrischen Spalthöhe auf die statischen und dynamischen Eigenschaften der Führungselemente zu ermitteln. Die Eignung der Gasführungselemente für Hochvakuumanwendungen soll nachgewiesen werden. Ausgehend von der theoretischen Beschreibung der Druckverteilung innerhalb des Lagerspaltes werden ein vereinfachtes und ein FEM-basiertes numerisches Strömungsmodell entworfen. Mit den Modellen können die statischen Eigenschaften (Tragkraft, statische Steifigkeit, Kippsteifigkeit, Gasverbrauch) eines Gasführungselementes ermittelt werden. Die dynamischen Eigenschaften beziehen sich auf die Dämpfungsparameter und die Stabilität der Elemente gegenüber selbsterregten Schwingungen. Das Dämpfungsverhalten der Gasführungselemente wird aus der Systemantwort auf eine sprungförmige Anregung abgeleitet. Für konstante absolute Speisegasdrücke steigen sowohl Tragkraft, statische Steifigkeit als auch Gasverbrauch durch den Übergang in eine Vakuumumgebung an. Die Anstiege können durch Berechnungen mit den vorgestellten Modellen gut wiedergegeben werden. Für alle durchgeführten Untersuchungen treten keine selbsterregten Schwingungen auf, was durch ein Stabilitätskriterium auf Basis von statischer und dynamischer Steifigkeit unterlegt wird. Die Dämpfungsuntersuchungen ergeben experimentell die Überlagerung einer niederfrequenten, sehr stark gedämpften Schwingung und einer hochfrequenten, schwach gedämpften Schwingung. Die Schwingungen sind für Auslenkungsamplituden von bis zu 2,5 [my]m nach ca. 70 ms abgeklungen. Die Ergebnisse der Arbeit belegen die Tauglichkeit von Gasführungselementen für den Hochvakuumeinsatz. Durch die Ableitung von Richtlinien wird die Auslegung von stabilen Führungselementen mit guten Trageigenschaften und geringem Gasverbrauch unterstützt.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=27178
Optical scanning sensor system with submicron resolution. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVIII, 142 S., 10,00 MB). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; 24) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
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Laser-Scanning Mikroskopie ist eine im Bereich der Oberflächenmessung wichtige und vielversprechende Technologie für schnelle, genaue und wiederholbare Messungen. Es ist im Grunde eine Technik zur Erhöhung von Kontrast und Auflösung in optischen Abbildungssystemen. Ein Prüfling wird punktweise abgetastet und ein dreidimensionales Bild seiner Oberfläche mit Hilfe eines Rechners erfasst und rekonstruiert. In dieser Arbeit werden Autofokus- und optische Abtastverfahren in der Entwicklung und Konstruktion eines alternativen, vereinfachten Scanning Mikroskops für Oberflächenmessungen im Millimeterbereich mit Sub-Mikrometer Auflösung zusammengebracht. Das entwickelte System verwendet einen auf dem Foucault'sches Schneidenverfahren basierenden Autofokussensor um die Fokuslage zu bestimmen und einen Piezo-Linearantrieb für die Verschiebung des Objektivs entlang der optischen Achse und das Abtasten des Prüflings in der axialen Richtung. Die laterale Abtastung des Prüflings wird durch den Einsatz eines Piezo-Spiegels realisiert, der um zwei Achsen schwenkbar ist. Das entwickelte Mikroskop hat eine reduzierte Anzahl von optischen Komponenten und bietet einen einfachen und vielseitigen Versuchsaufbau zur Messung und Analyse von Fehlern, die durch die bewusste Verwendung von unkompensierten Optiken auftreten. Die damit verbundenen Abbildungsfehler erzeugen Asymmetrien in den Autofokussensoren und beeinträchtigen die Gesamtleistung. Die herkömmliche Lösung dieser Problematik ist das System durch Addition zusätzlicher Komponenten zu verbessern, sodass es wie ein paraxiales System wirkt. Diese Verbesserung bringt aber die Nachteile von Baugröße, Gewicht und Kosten mit sich. Durch das Brechen des Paradigmas der Verbesserung der Optik bis zu einem paraxialen System und die Betrachtung der Optik als Teil eines komplexen Systems ist es möglich, simplere Optik zu verwenden, und die resultierenden Fehler rechnerisch zu korrigieren. Diese Fehler sind systematisch und können - solange sie modelliert und gemessen werden können - vorhergesagt und korrigiert werden. Damit wird das Design des optischen Systems flexibler und die Aufgabe der Fehlerbehandlung zwischen Optimierung der Optik und rechnerischer Korrektur aufgeteilt. Baugröße, Gewicht und Kosten können dann reduziert werden und die Systemdynamik erhöht sich, ohne Einschränkung der Präzision. Das Ziel ist nicht jeden Abbildungsfehler individuell zu untersuchen, sondern deren Zusammenwirken auf die Messungen zu beobachten und zu modellieren. Verschiedene Strategien für die Behandlung dieser Messfehler werden in dieser Arbeit vorgeschlagen, diskutiert und experimentell validiert.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=22505
Beitrag zur systematischen Aktor- und Aktorprinzipauswahl im Entwicklungsprozess. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: 246 S., 7,90 MB). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; 23) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Parallel als Druckausg. erschienen
Die vorliegende Arbeit stellt zwei Ansätze zum Vergleich von Aktorprinzipen auf Basis bekannter Aktoren vor. Dem Entwickler bietet ein solcher Vergleich die Möglichkeit, schon früh im Entwicklungsprozess im Hinblick auf die gegebenen Anforderungen geeignete Aktorprinzipe zu wählen. Die Schritte der Aktorauswahl werden hierzu in den Entwicklungsprozess eingeordnet. Dem Entwickler soll die Möglichkeit gegeben werden, geeignete Aktorprinzipe anhand von Möglichkeitsbereichen zu identifizieren bzw. in einem zweiten Schritt, wenn keines möglich erscheint - naheliegende Aktorprinzipe zu betrachten und die Zielkonflikte zwischen den Anforderungen in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses zu erkennen. Die hierfür vorgestellten Ansätze und Modelle sind am Beispiel der Aktoren ausgeführt, die Übertragbarkeit auf andere Anwendungsgebiete und Bauelemente wird diskutiert
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21895
Stabilisierung der Bildlage abbildener optischer Systeme. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2013. - Online-Ressource. - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; 21) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Enth. außerdem: Thesen
In der vorliegenden Arbeit werden Möglichkeiten für die Stabilisierung der Bildlage handgeführter terrestrischer Doppelfernrohre erläutert. Bevor die Erstellung eines Lösungskonzeptes erfolgt, werden wesentliche Kriterien bestimmt, die für die Auslegung der Bildstabilisierung von Bedeutung sind. Hierfür wird das Frequenzspektrum der Bewegungsunruhe bei Freihandbeobachtung für eine Probandengruppe analysiert, die sich aus Personen unterschiedlichen Alters und Geschlechts zusammensetzt. In einem weiteren Schritt wird eine Auswahl der zur Kompensation der Bewegungsunruhe (Störgröße) verwendeten Optik sowie deren Bewegungsfreiheitsgrade, bezogen auf die Ziellinie, getroffen. Dabei wird das Ziel verfolgt, die durch die Bildstabilisierung verursachten Abbildungsfehler gering zu halten. Auf Basis der erarbeiteten Kriterien werden potentielle Lösungswege für eine passive und aktive Bildstabilisierung sowie die Kombination aus beiden, die als hybride Stabilisierung bezeichnet werden kann, untersucht. Alle Lösungen besitzen eine Knickbrücke, welche die Gehäusehälften zur Anpassung an den Augenabstand des Beobachters drehbar miteinander verbindet. Diese Bauform ist für Doppelfernrohre üblich, jedoch für Doppelfernrohre mit Bildstabilisation bisher nicht umgesetzt. Für die Realisierung der Stabilisierungsfunktion werden bestehende Lösungen geprüft, erweitert und mit neuen Ansätzen kombiniert. Das Vorgehen wird stellvertretend am Beispiel der optischen Komponenten des Doppelfernrohres Zeiss Conquest 15x45 BT* erläutert. Diesem liegen die angestellten Berechnungen und Simulationen sowie die konstruktiven Gestaltungsvorschläge zugrunde. Das Hauptaugenmerk der Betrachtungen liegt auf der passiven Bildstabilisierung, die eine Trägheitsstabilisierung darstellt. Hierfür wird ein analytisches Modell erstellt, welches das Schwingungsverhalten durch einen fremderregten gedämpften Einmassenschwinger beschreibt. Die Anregung erfolgt dabei über eine Fußpunktbewegung, die gleichzeitig über Drehfeder und Dämpfer eingeleitet wird. Eine Bedämpfung des mechanischen Schwingers erfolgt durch eine Wirbelstromdämpfung, die eine Form der viskosen Dämpfung darstellt. Die theoretischen Annahmen werden anhand von Experimenten überprüft, in deren Ergebnis die Richtigkeit der Hypothesen nachgewiesen werden konnte. Eine genaue Vorhersage des Schwingungsverhaltens ist durch Einführen von Korrekturkoeffizienten möglich. Das gefundene "reale Schwingermodell" vereinfacht und verkürzt die Entwicklung zukünftiger Systeme zur Stabilisierung der Bildlage. Des Weiteren wird auf eine Anpassung der Stabilisierungseinrichtung eingegangen, die es ermöglicht, das Verhalten an die Beobachtungssituation anzupassen. Somit ist es denkbar, die Bildstabilisierung bei einer Nachführbewegung zur Objektverfolgung zu unterdrücken. Umfassende Überlegungen werden zur prinzipiellen Anordnung der Stabilisatorbaugruppe und zu deren fehlerarmer Montage und Justage angestellt. Für die Umsetzung in einem Funktionsdemonstrator wird die Ausführungsform des Duostabilisators gewählt, bei dem zwei voneinander unabhängige identische Stabilisatorbaugruppen in einem Fernrohrgehäuse erbaut sind. Dabei kann ein synchrones Schwingungsverhalten beider Stabilisatorbaugruppen nachgewiesen werden, wodurch sich ein geringer dynamischer binokularer Gerätefehler einstellt. Die bestehenden Erfahrungen im Fernrohrbau werden mit den neu gewonnenen Erkenntnissen dieser Arbeit kombiniert und fließen in die Entwicklung eines Konzeptes für ein die Bildlage stabilisierendes Doppelfernrohr mit klassischer Knickbrücke ein. Das Grundkonzept lässt sich sowohl auf eine passive wie auch eine aktive Bildstabilisierung übertragen und ermöglicht eine wirtschaftliche und zielgerichtete Entwicklung zukünftiger Produkte mit vorhersagbaren Resultaten. Aus dem vorgestellten Konzept gehen Richtlinien für die Konstruktion hervor, die auf ähnlich gelagerte Anwendungen, wie beispielsweise die Schwingungsdämpfung taktiler Messköpfe, übertragen werden können. Infolgedessen ist der Wissenszuwachs in weiteren technischen Gebieten nutzbar.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21532