Physikalische Einflussfaktoren auf die Genauigkeit zeitaufgelöster optischer Deformationsmessungen mit korrelationsbasierten Verfahren

Abstract

Diese Arbeit liefert eine Genauigkeitsanalyse von optischen Messtechniken zur Positionsbestimmung und Deformationsmessung. Insbesondere wird auf die in einem Flugversuch relevanten Situationen und Parametereinflüsse eingegangen. Der Bereich der Einflussfaktoren erstreckt sich von den Grenzen des optischen Systems an sich, wie zum Beispiel das Auflösungsvermögen der Kameras oder der maximalen Aufnahmegeschwindigkeit selbiger, über Limitierungen der verwendeten Bildpositionsbestimmungsalgorithmen, bis hin zu Beleuchtungseinflüssen oder das Einbringen eines Flugzeugfensters in den optischen Weg. Weiterhin wird auf den Nutzen und die Anwendungen einer Schwingungsmessung eingegangen, wozu eine Schwingungsmessung (beim Flugzeugbau) benötigt wird und welche Ergebnisse sie liefern kann. Das Nutzen der erhaltenen Daten fällt dann jedoch mehr in den Bereich der Aeroelastik. Im Grundlagenteil wird ein Blick auf das optische Messsystem an sich geworfen. Hierbei wird auf die Frage, wie erhält man mittels Anpassung zweier Lochkameras dreidimensionale Informationen, sowie auf verschiedene andere Messtechniken eingegangen. An optischen, bildgebenden Verfahren werden eine punktweise, markerbasierte und eine korrelationsbasierte, flächenhafte Messtechnik betrachtet. Beide beruhen auf den Grundlagen der Triangulation. Hierzu wird auch ein Einblick in die Kamerakalibrierung und deren Einfluss auf die zwei und dreidimensionale Positionsbestimmung geliefert.