Einfluss einer zusätzlichen Glasscheibe auf ein optisches 3D-Messsystem

Zusammenfassung Die Zahl der Satelliten, die in den Weltraum starten, wächst von Jahr zu Jahr. Damit erhöht sich entsprechend die Anzahl der defekten Satelliten, auch weil es nur wenige bewährte Ersatzteile gibt. Eine konkrete Erprobung der Ersatzteile könnte auf der Erde mit Hilfe einer Weltraumsimulationskammer durchgeführt werden. In einer solchen Kammer können Werkstoffprüfer ein Ultrahochvakuum erzeugen und Temperaturen zwischen −180 °C bis +200 °C einstellen. Der Einfluss des Vakuums und der Temperaturen auf die Geometrie der Komponenten kann von außen mit Hilfe eines optischen 3D-Messsystems, welches die zu prüfenden Bauteile im Inneren der Kammer durch ein Schauglas vermisst, aufzeichnen. In einer Machbarkeitsstudie wurde ermittelt, wie stark der Einfluss einer zusätzlichen Glasscheibe auf die Messgenauigkeit und den Messfehler eines 3D-Scanners ist. Zum Einsatz kam ein Streifenlichtscanner der Firma Zeiss, der ein 40 mm Endmaß durch eine 20 mm dicke Borosilikatscheibe misst. Für eine Referenzskala der Messgenauigkeit des Scanners wurden zunächst Messungen ohne die Glasscheibe durchgeführt. Anschließend wurden Messungen mit unterschiedlichen Winkelpositionen und Abständen zwischen Glasscheibe und Scanner vollzogen. Die Ergebnisse zeigten den erwarteten Einfluss der Glasscheibe bezüglich der Genauigkeit des Messverfahrens, da mit sich vergrößernden Einfallswinkel die systematische Abweichungskomponente kongruent größer wurde. Eine Minderung der Präzision durch die Glasscheibe wurde für das Messverfahren nicht beobachtet. In der Auswertungssoftware vergrößerte sich durch den Einsatz der Glasscheibe der statistische Fehler. Ursache dafür ist die Verschiebung der 3D-Punktewolke durch die Glasscheibe in eine Schräglage.