Embadometrie: qualitative Vermessung mikroskopischer Strukturen mittels eines optischen Sensors mit linienförmiger Apertur ; Design des optischen Sensorsystems sowie Verarbeitung und Analyse resultierender Signale
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Uelvesbüll
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2012
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 OPTISCHE OBERFLAECHENMESSVERFAHREN 3
1 . 2 MESSPRINZIP DER EMBADOMETRIE 9
TEIL I: EMBADOMETRIE-MESSSYSTEM 13
2 REALISIERUNGSKONZEPT 13
2.1 EINFUEHRUNG IN BELEUCHTUNGSMODELLE 1 3
2 . 2 ENTWICKLUNG NEUARTIGER RECHENMODELLE ZUR BESTIMMUNG
SIGNALWIRKSAMER LICHTREFLEXIONEN EINER OBERFLAECHE 2 0
2.2.1 MODELLENTWICKLUNG FUER HOMOGEN REFLEKTIERENDE OBERFLAECHEN 2 2
2.2.1.1 BERECHNUNG DES REFLEXIONSVERHALTENS EINER DIFFUS
REFLEKTIERENDEN OBERFLAECHE 3 5
2.2.1.2 BERECHNUNG DES REFLEXIONSVERHALTENS EINER GERICHTET
REFLEKTIERENDEN OBERFLAECHE 4 4
2.2.1.3 STRATEGIEN BEI MODELLUEBERSCHREITENDEN OBERFLAECHEN 4 7
2 . 2 . 2 MODELLENTWICKLUNG FUER INHOMOGEN REFLEKTIERENDE OBERFLAECHEN 4 9
2 . 2 . 3 ZUSAMMENFASSUNG 6 1
2 . 3 REALISIERUNGSKONZEPTE FUER EIN EMBADOMETRIE-MESSSYSTEM 6 1
3 KOMPONENTENENTWICKLUNG 67
3.1 ENTWICKLUNG NEUARTIGER KOLLIMIERTER LICHTQUELLEN 7 1
3 . 2 AUSWAHL GEEIGNETER OPTISCHER EMPFAENGER 8 3
3 . 3 NEUARTIGER MESSAUFBAU FUER HOMOGEN REFLEKTIERENDE OBERFLAECHEN 8 9
3 . 4 NEUARTIGER MESSAUFBAU FUER INHOMOGEN REFLEKTIERENDE OBERFLAECHEN 9 1
4 CHARAKTERISIERUNG DES EMBADOMETRIE-MESSSYSTEMS 95
4.1 ABLAUF EINER MESSUNG 9 5
III
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IMAGE 2
4.1.1 MESSSIGNALE BEI HOMOGEN REFLEKTIERENDEN OBERFLAECHEN 9 6
4 . 1 . 2 MESSSIGNALE BEI INHOMOGEN REFLEKTIERENDEN OBERFLAECHEN 9 9
4 . 1 . 3 MESSSIGNALE ANDERER OBERFLAECHEN 1 0 1
4 . 2 MESSGENAUIGKEIT 1 0 4
4 . 3 ZUSAMMENFASSUNG 1 1 1
TEIL II: SIGNALVERARBEITUNGSALGORITHMEN 113
5 SIGNALVERARBEITUNGSMETHODEN ZUR
OBERFLAECHENERKENNUNG 113
5.1 SIGNALVORVERARBEITUNG 1 1 6
5 . 2 SIGNALVERGLEICHSMETHODEN 1 2 2
5.2.1 BINAERWERT-KORRELATION 1 2 4
5.2.2WAVELET-KORRELATION 1 2 7
5 . 3 BEWERTUNG DER ANSAETZE 1 3 1
6 DESIGN DES MESSREIHENANALYSEKONZEPTS 135
6.1 ANALYSE EMPIRISCH ERMITTELTER HAEUFIGKEITSVERTEILUNGEN 1 3 5
6 . 2 MONTE CARLO SIMULATION 1 3 9
6 . 3 BEWERTUNG VON SIGNALVERGLEICHEN ANHAND DER RECEIVER OPERATING
CHARACTERISTICS 1 5 0
6 . 4 VERWENDUNG ANGEPASSTER VERTEILUNGSFUNKTIONEN 1 5 1
6 . 5 ZUSAMMENFASSUNG 1 5 5
TEIL III: APPLIKATIONSFELDER DES ENTWICKELTEN MESSVERFAHRENS157
7 EINSATZ DER EMBADOMETRIE IN DER INTRALOGISTIK 157
8 EMBADOMETRIE-HANDHELDMESSSYSTEM 159
9 GESCHWINDIGKEITSMESSUNG 161
10 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 163
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 167
LITERATURVERZEICHNIS 173
I V
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