Untersuchungen einer Kraftmesstechnik basierend auf optischer Objektverfolgung

Abstract

Im Hochenthalpiekanal Göttingen (HEG) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) soll im Rahmen des ExoMars-Projektes erstmalig eine berührungslose Kraftmesstechnik einge-setzt werden. Eine Hochgeschwindigkeitskamera nimmt die Bewegungstrajektorie eines freiflie-genden Modells auf, aus der mit einer computergestützten Objektdetektion auf die angreifen-den Kräfte rückgeschlossen werden soll. Ziel der hier beschriebenen Arbeit soll es sein, die Genauigkeit und damit die Anwendbarkeit der Kraftmessung mittels der optischen Objektverfolgung für die Messungen im HEG zu testen.Die Untersuchungen der Eigenschaften der eingesetzten Kamera finden in zwei Schritten statt: Zum Einen die Charakteristika des CCD-Chips: Hier werden charakteristische Eigenschaften, wie das Helligkeitsverhalten und Besonderheiten des CCD-Chips und deren Einflüsse auf die späte-ren Messungen ermittelt. Zum Anderen die Genauigkeit der Kamera und des Auswerteverfah-rens in der Positionsbestimmung (``Statische Messung''): Durch Aufnahmen eines unbewegten Objektes, welches nach jeder Aufnahme um nur wenige µm verschoben wird, sollen die Gren-zen in der Auflösung sowie die Genauigkeit der Positionsbestimmung ermittelt werden. Um Bedingungen zu simulieren, die denen im HEG ähnlich sind (Beleuchtung, Aufnahmedauer, Maximalbewegung des Objektes), werden abschließend Experimente mit einer fallenden Kugel durchgeführt. Die Beschleunigung im HEG ist während der Messzeit annähernd konstant. Die Erdbeschleunigung ist in hinreichender Genauigkeit bekannt. Daher bietet es sich an, das opti-sche Messsystem für beschleunigte Bewegungen mit einer Fallbewegung zu testen.