Deflektometrische Untersuchung spiegelnd reflektierender Freiformflächen

Abstract

Sowohl bei der Fertigung industrieller Zwischenprodukte als auch bei der Produktion von Konsumgütern treten vielerlei glänzende bzw. spiegelnde Oberflächen auf. Während bei technischen spiegelnden Oberflächen, wie z.B. Press- bzw. Gusswerkzeugen oder optischen Bauelementen, die Funktionalität des Werkstücks durch Oberflächendefekte gefährdet ist, stehen bei Produkten für den Endkunden, wie z.B. Armaturen, Musikinstrumenten oder lackierten Autokarosserien, ästhetische Aspekte im Vordergrund. Gerade im Bereich der Automobilindustrie sind die Qualitätsansprüche der Endkunden in den letzten Jahren enorm gestiegen, so dass marktübliche Verfahren zur Qualitätssicherung allmählich an ihre Grenzen stoßen.Ein Messverfahren, das den gestiegenen Anforderungen an Genauigkeit und Geschwindigkeit weitgehend gerecht wird, ist die Deflektometrie. Sie ist dem menschlichen Verhalten beim Prüfen spiegelnder Oberflächen nachempfunden. Aufbauend auf dem deflektometrischen Messprinzip wurden im Rahmen dieser Arbeit Algorithmen entwickelt, welche die Planung eines deflektometrischen Messaufbaus automatisieren. Für eine präzise Messung geringer Krümmungsänderungen wurden darüber hinaus Methoden vorgestellt, welche die Phase der optischen Abbildungsfunktion analysieren. Weiterhin wurden Verfahren entwickelt, welche die punktweise Fokusänderung messen. Diese zeichnen sich durch eine hohe Geschwindigkeit aus und ermöglichen eine empfindliche Erkennung von Defekten mit geringer lateraler Ausdehnung (Blasen, Einschlüsse) in Echtzeit. Die Leistungsfähigkeit der entwickelten Verfahren wurde dabei nicht nur in Simulationen demonstriert, sondern auch an Hand von realen, industrierelevanten Oberflächen, wie Karosserieteilen, Linsen und Spiegeln.