Optimierung der indirekten Keilabstandsmessung bei Lehneneinstellern. - 106 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008
Ziel der Diplomarbeit war es, den Messwerterfassungs- und Auswertebestandteil einer Prüfeinrichtung zur dynamischen Keilabstandsprüfung für Lehneneinsteller auf Plausibilität zu untersuchen, Fehlerquellen aufzudecken und den Prozess gegebenenfalls zu optimieren, um eine konstante Messqualität zu gewährleisten. Die Messqualität des Keilabstandes ist entscheidend für die Gewährleistung der Funktion über die Lebensdauer des Beschlages. Dazu fand eine ausführliche Untersuchung der mechanischen Komponenten und der Steuerungssoftware statt. Zusätzliche wurde eine Überprüfung der Auswirkung veränderbarer Parameter (Prüfgeschwindigkeit, Kalibrierung) durchgeführt. Es wurde ein Prüfstand entwickelt, an dem der Messvorgang nachgestellt werden kann. Ein weiterer wichtiger Aufgabenteil bestand in der Dokumentation der verschiedenen Bestandteile der Prüfeinrichtung. Eine Zusammenfassung der Informationen über die Parameter der einzelnen Maschinenbauteile, den Aufbau der Messsoftware und der Vorgaben vom Hersteller ist unabdingbar für das Verständnis des Messprozesses und einer stetigen Fehleranalyse und Fehlerbehebung.
Mess- und Auswertesoftware für eine Kalibriereinrichtung von Oberflächen-Tasttemperaturfühlern. - 66 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008
Die thermischen Messfehler von Oberflächen-Tastemperaturfühlern hängen sowohl von der Sensorbauform als auch vom Messobjekt ab. Für eine Testeinrichtung für Sensoren dieser Bauform, die eine Kalibration sowohl an einer temperaturgeregelten Oberfläche als auch an Prüfkörpern mit verschiedenen Abmessungen, Materialien und Oberflächen in einem Temperaturbereich bis 500 &ayn;C gestattet, wurde ein PC-Programm auf der Basis von Labview geschrieben. Mit diesem Programm können Messungen im Rahmen einer Kalibrierung oder in einem Spezialpraktikum für Studenten durchgeführt werden.
Konstruktion, Aufbau und Erprobung eines kompakten fasergekoppelten Heterodyn-Interferometers. - 104 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008
Die Motivation für die vorliegende Arbeit bestand darin, ein kompaktes fasergekoppeltes Heterodyn-Planspiegel-Interferometer auf der Basis einer Zwei-Laser-Beat-Frequenz-Erzeugung zu konstruieren, aufzubauen und erproben. Für das Interferometer gibt es zahlreiche Anordnungsmöglichkeiten, aus denen die optimale Lösung realisiert werden sollten. Dazu wurde der Variantenvergleich verschiedener Anordnungen untersucht und die Konstruktionsergebnisse beschrieben. - Aufgrund des kompakten Aufbaus kann das Interferometer in zahlreiches Messsystem zum Einsatz kommen. Es wurde daher eine interferometrische Messanordnung zur gleichzeitigen dreidimensionale Koordinatenmessung konzipiert. - Als weiterer wichtiger Aspekt wurde ein Konzept für das Interferometer zur Verringerung des Temperatureinflusses von Wärmequellen der Elektronik vorgeschlagen. Es basiert auf der Abtastung mit Lichtwellenleiter. - Abschließend wurde ein geeigneter Experimentaufbau zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Interferometers realisiert und die Konstruktionsergebnisse beschrieben.
Untersuchungen zur Regelung der Positioniersysteme der Nanopositionier- und Nanomessmaschine. - 95 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008
Der zurzeit verwendete Regler an der Nanopositionier- und Nanomessmaschine (NPMM) für die drei translatorischen und zwei rotatorischen Achsen ist ein nichtlinearer modifizierter PID-Regler. Der Regler besitzt einen einfachen Algorithmus und ermöglicht eine unkomplizierte Implementierung. Der Nachteil liegt in der Reglerparametrierung, da der Reglerentwurf rein experimenteller Natur ist. Die Parametrierung geschieht bis jetzt nur empirisch und ist damit sehr zeitaufwändig. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Modell der NPMM zu entwickeln und anhand dieses Modells einen analytischen Reglerentwurf vorzunehmen. Verschiedene Regelalgorithmen können daran getestet und ggf. eingesetzt werden. Die Modellbildung der NPMM beinhaltet sowohl Herleitung der Differenzialgleichungen als auch die experimentellen Untersuchungen der mechanischen und elektrischen Komponenten des gesamten Systems. Verschiedene Regler kamen zum Einsatz. Die Reglerparametrierung erfolgte analytisch und auf Basis des hergeleiteten mathematischen Modells. Der PI-Zustandsregler mit einer gekoppelten Führungs- und Störgrößenaufschaltung wurde im Rahmen dieser Diplomarbeit zur Regelung der drei translatorischen Achsen erfolgreich umgesetzt.
Schaffung der mechanisch-konstruktiven Voraussetzungen zum fasergekoppelten Betrieb eines Nd:YAG Kraftsensors in einem Frequenz-Regelkreis. - 61 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008
Ein neues Messverfahren zur hochgenauen Messung von statischen Kräften ist das polarisationsoptische Verfahren unter Nutzung von Nd:YAG-Laser Kristallen. Zielsetzung der Diplomarbeit war die Konstruktion eines Messaufbaus zur umfassenden Untersuchung dieses Messeffektes. - Der erste Schritt dazu ist eine vollständige thermische und mechanische Entkopplung zwischen Pumplaserquelle und Nd:YAG Resonator mittels Faserkopplung. Zur Übertragung der Pumpstrahlung sind sowohl polarisationserhaltende als auch polarisationsneutrale Monomodelichtwellenleiter einsetzbar. - Eine zweite Teilaufgabe umfasst die Konstruktion eines universellen Krafteinleitungssystems inklusive der mechanischen Lagerung des Nd:YAG Kristalls. Ein piezoelektrisches Krafterzeugungssystem ermöglicht die Wahl des Arbeitpunktes sowie einen Betrieb des Messsystems in einer Regelschleife zur Erzeugung einer konstanten Beatfrequenz.
Untersuchung und Optimierung der messtechnischen Eigenschaften eines 3D-Mikrotasters. - 113 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008
Die Arbeit befasst sich mit der messtechnischen Untersuchung eines 3D- Mikrotasters, der an der TU Braunschweig hergestellt wird. Der Taster besteht aus einer Siliziummembran mit vier piezoresistiven Widerstandsmessbrücken, die die Auslenkung in allen drei Raumrichtungen detektiert. Untersuchungen in Bezug auf das Signal-Rausch-Verhältnis und der Tasterdrift wurden durchgeführt und analysiert. Ein neuer Verstärker wurde entworfen, um die Empfindlichkeit des Messsignals gegenüber äußeren elektromagnetischen Störfeldern zu minimieren. Ein neues Halterungskonzept wird vorgestellt, um die Drift des Signals zu verkleinern und die Montagefreundlichkeit der Taster zu erhöhen. Messungen zur Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit der Taster wurden durchgeführt. Freiformscans mit zwei unterschiedlichen Tasterdesigns konnten erfolgreich in allen drei Raumrichtungen erprobt werden
Analyse eines direkteinspritzenden Turbo-Ottomotors mit variabler Ventilsteuerung am optischen Motor. - 95 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008
In der Diplomarbeit wurden laseroptische Untersuchungen an einem konstruktiv veränderten turboaufgeladenen Benzindirekteinspritzer mit vollvariablem Ventiltrieb gemacht. Dazu wurden nach eingehender Beschreibung des Basismotors die Unterschiede des Glasmotors beschrieben und hinsichtlich der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf das Entwicklungsvorhaben bewertet. Nach Darstellung der optischen Messumgebung am Glasmotor und der zugrunde liegenden Funktionsweise der Tracer LIF Methodik zur Lambdaquantifizierung, wurde die Prüfstandstechnik und seine Bedienung bei der Betriebspunkteinstellung betrachtet. Die Vorbereitung der Messpunktaufnahme sowie der optische Messprozess werden danach ausgeführt. Die nachgeschaltete Auswerteroutine bestimmt die Genauigkeit der Bilder mit und wird einzeln erläutert. Im Folgekapitel erfolgt eine Auflistung der Ergebnisse der glasmotorischen Messungen auf Basis des Betriebspunkts bei der Drehzahl 1500U/min und der inneren Last wi=0,2kJ/L. Dabei werden die einzelnen Software- und Hardwarevariationen jeweils der Ursprungskonfiguration gegenübergestellt und bewertet. Aus den optischen Messergebnissen wurden Optimierungsmaßnahmen für den Betrieb abgeleitet. Der abschließende messtechnische Ausblick eröffnet weitere experimentelle Möglichkeiten zur Nutzung des optischen Motors.
Entwicklung eines Messsystems zur Bestimmung von Ausrückweg und Betätigungskraft an einem hydraulischen Kupplungsnehmerzylinder von PKW-Schaltgetrieben. - 110 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007
Bei der Kupplungsentwicklung wird die Bewertung der Kennwerte Ausrückkraft und Ausrückweg über Fahrversuche und abschließender subjektiver Einschätzung oder mit dem Einsatz speziell dafür entwickelter Messtechnik vorgenommen. Die messtechnischen Einrichtungen überprüfen und vermessen das Verhalten der Kupplung im ausgebauten Zustand, da fahrzeugmontierte Systeme noch nicht den vollen Funktionsumfang der stationären Anlagen liefern können. Inhalt dieser Arbeit ist die Entwicklung, Fertigung und Inbetriebnahme eines Messsystems, welches es ermöglicht Kupplungsausrückkraft und Ausrückweg zu bestimmen. Eingriffe in den Antriebsstrang sind dabei auf ein Minimum zu reduzieren.
Metrologische Untersuchungen an der Nanopositionier- und Nanomessmaschine. - 110 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007
In vielen technischen Bereichen werden heutzutage Strukturen im Nanometerbereich gefertigt und genutzt. Zum überprüfen dieser Strukturen werden Messgeräte mit Messunsicherheiten im Nanometerbereich gefordert. Weiterhin bestehen immer höhere Anforderungen an den Messbereich solcher Messgeräte. Der Messbereich orientiert sich zum Beispiel an der Größe der gezogenen Silizium Einkristalle und der daraus gefertigten Wafer. Die Messunsicherheit dieser Messgeräte hängt von der regelmäßigen Kalibrierung und dem damit verbunden Anschluss an das nationale Längennormal ab. Hierzu werden in der Praxis die verschiedensten Formen von kalibrierten Transfernormalen genutzt. Zur Kalibrierung der z-Achse von Messgeräten können zum Beispiel Stufenhöhennormale genutzt werden. Um eine Kalibrierung über den gesamten Messbereich zu gewährleisten ist hier allerdings ein Satz von Normalen verschiedener Höhen erforderlich. - In der vorliegenden Diplomarbeit wurde solch ein Satz von Stufenhöhennormalen der Werte 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm und 1 mm gemessen. Hierzu kam die an der TU-Ilmenau entwickelte Nanomess- und Positioniermaschine mit einem Laserfokussensor als Antastsystem zum Einsatz. Weiterhin ist die Messunsicherheit der Stufenhöhenmessung nach dem in der Praxis anerkannten Verfahren des GUM ermittelt worden. Die Auswertung der Stufenhöhe erfolgte in Anlehnung an die DIN EN ISO 5436-1. - Im Vorfeld wurden hierzu einige Untersuchungen an der Nanomess- und Positioniermaschine durchgeführt. Zum Beispiel wurde die Korrekturfunktion der z-Messspiegelfläche überprüft und korrigiert. Es haben weiterhin Untersuchungen zu Temperaturänderungen innerhalb der Nanomessmaschine während des Betriebs stattgefunden. Die daraus ermittelten Werte wurden in das Messunsicherheitsbudget einbezogen. Die Untersuchungen wurden an der Nanomessmaschine der SIOS Messtechnik GmbH durchgeführt. - Es fanden weiterhin Vergleichsmessungen der Stufenhöhennormale an den Nanomessmaschinen im Ernst-Abbe-Zentrum und im Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien statt. Der Einfluss der Lage des Messobjekts auf der Messspiegeloberfläche und ein gezielter Abbeversatz des Antastsystems wurden ebenfalls untersucht.
Analyse und Vergleich der Topographie der Spiegelecken verschiedener Nanopositionier- und Nanomessmaschinen mit dem Kalibrierinterferometer. - 96 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007
Die Messgenauigkeit der Nanopositionier- und Nanomessmaschine (NPMM) wird u.a. durch die Messspiegelecke beeinflusst. Da die Herstellung hoch präziser Spiegelflächen nicht nur technisch schwierig und begrenzt möglich, sondern auch sehr kostspielig ist, wird die Spiegelecke vor dem Einbau durch ein Phasenschiebeinterferometer vermessen. Der so bekannte systematische Fehler der Topographieabweichung wird anschließend durch ein Polynom approximiert. Nachdem die Spiegelecke in die NPMM eingebaut ist, werden mit dem Polynom die Positionswerte korrigiert. Durch den Einbau der vermessenen Spiegelecke kann es aufgrund von Lageänderungen (Schwerkraft) und Klemmungen zu einer Verformung dieser kommen. Die zuvor vermessenen Spiegelflächen haben dadurch ihre Form verändert; das Korrekturpolynom entspricht nicht mehr der tatsächlichen Abweichung. Um diese Veränderung zu erkennen und evtl. das Korrekturpolynom anschließend zu berichtigen, wird die Spiegelecke, insbesondere der z-Spiegel, nochmals im eingebauten Zustand vermessen. Mittels einer vorhandenen interferometrischen Messanordnung (Kalibrierinterferometer) wird die Topographie der Spiegelecke ermittelt und analysiert. So wird unter Zuhilfenahme eines Ebenheitsnormals (Referenzspiegel) die z-Planspiegelfläche dreier unterschiedlicher NPMM vermessen und soweit möglich miteinander verglichen. Aus diesem Grund ist es notwendig, für die Einbindung des Ebenheitsnormals eine Fixiervorrichtung zu entwerfen, die eine minimale Verformung dieser verursacht. Für alle drei untersuchten NPMM kann festgestellt werden, dass die durch den Einbau beeinflusste Verformung der Messspiegelecke kleiner ist als die Abweichung, welche durch den Temperatureinfluss bewirkt wird. Wärmequellen wie Antriebe und Interferometer verursachen zum Teil eine erhebliche Abweichung der Messergebnisse und somit einen Großteil der Störeinflüsse. Des Weiteren wurden noch Untersuchungen im Bezug auf Reproduzierbarkeit, Messgeschwindigkeit sowie Temperatureinfluss auf die Messspiegelecke durchgeführt.