Universität Stuttgart
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Item Open Access Objektvermessung mit bildanalysegestützten 3D-Meßverfahren : allgemeine Angaben zum Teilprojekt C6(1986) Tiziani, Hans J.Obwohl bei der digitalen Bildverarbeitung in den letzten Jahren große Fortschritte erzielt wurden, ist die schnelle Erfassung von 3-D Information nach wie vor ein ungelöstes Problem. Erst eine Kombination der digitalen 2D-Bildverarbeitung mit einem Abstandsmeßverfahren erlaubt eine schnelle, dreidimensionale Objekterfassung. Hierbei wird ein unter problemangepasster Beleuchtung gewonnenes Graubild mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung bezüglich 3D-gestaltsrelevanten Merkmalen untersucht. Aufgrund dieser Daten erfolgt eine Festlegung der 3D-Antastpunkte auf das zur Objektrekonstruktion notwendige Minimum. Daraufhin werden die selektierten Antastpositionen durch ein Abstandsmeßverfahren in Echtzeit räumlich vermessen. Anschließend erfolgt die Rekonstruktion der dreidimensionalen Objektgestalt. Das auf dynamischer Triangulation basierende Abstandsmeßverfahren gestattet eine freie Wahl der Antastpunkte, was eine anwendungsangepasste Steuerung des Abtastvorgangs erlaubt und somit eine hochflexible Unterstützung der 2D-Bildverarbeitung ermöglicht. Eine Kombination aus dynamischer Abtastung und angepasster Beleuchtung mit der digitalen Bildverarbeitung soll zu einem dynamischen System zur 3D-Objektlokalisierung und -Oberflächenerfassung im Nahbereich führen. Typische Objekte sollen hierbei Fahrzeuge und Karosserieteile sein.Item Open Access Speckleverfahren zur absoluten Abstandsmessung(1987) Hege, Günter; Tiziani, Hans J.Eine ausführliche Untersuchung möglicher Speckleverfahren zur absoluten Abstandsmessung von rauhen Oberflächen hat gezeigt, daß eine axiale Auflösung im Submikrometerbereich nur durch Auswerten der lateralen Specklegeschwindigkeit möglich ist. Hierzu wird bei ruhendem Objekt ein fokussierter Laserstrahl akustooptisch um 0,2 mm periodisch ausgelenkt. Die entstehende Specklebewegung wird von einem Gittersensor erfaßt und von einem Zählprozessor bewertet.Item Open Access Berührungslose optische Echtzeitmesstechnik(1983) Tiziani, Hans J.Es wird über einige Messverfahren der berührungslosen optischen Messtechnik berichtet. Neben dem Einsatz von synthetischen Hologrammen zum Formenvergleich von asphärischen Flächen werden Messverfahren zur Verformungs- und Schwingungsmessung vorgestellt. Der Einsatz fotorefraktiver Kristalle steht noch am Anfang. Verschiedene Anwendungen mit dem BSO-Kristallspeicher werden kurz diskutiert, wie holografische Interferometrie, Konturlinien-Holografie, Speckle-Anwendungen und optische Korrelation. Am Ende wird auch gezeigt, wie eine Dopplershift-Technik zur Geschwindigkeits- und Schwingungsmessung eingesetzt werden kann. Die Ergebnisse werden verglichen mit denen der Doppelpulsholografie.Item Open Access Tailored nanocomposites for 3D printed micro-optics(2020) Weber, Ksenia; Werdehausen, Daniel; König, Peter; Thiele, Simon; Schmid, Michael; Decker, Manuel; Oliveira, Peter William de; Herkommer, Alois; Giessen, HaraldItem Open Access Farbkodierte objektangepasste Streifenprojektion für die schnelle 2D- und 3D-Qualitätsprüfung(2002) Haist, Tobias; Tiziani, Hans J.Die Kontrolle von Werkstücken hinsichtlich ihrer dreidimensionalen Geometrie und ihrer Oberflächencharakteristik ist von entscheidender Bedeutung für die automatisierte industrielle Produktion. Vorgestellt wird ein schnelles und robustes Einzelbildverfahren das es gestattet, gleichzeitig die Topographie zu kontrollieren und ein Videobild des Werkstückes zu generieren. Hierzu wird eine objektangepasste Streifenprojektion mit einer farbkodierten Maske verwendet. Zur Detektion können preiswerte Einzelchip Farbkameras zum Einsatz kommen. Das Verfahren erzielt eine vergleichsweise gute 3D-Auflösung von 1/4000 bei einer hohen lateralen 2D- und 3D-Auflösung und ist weitgehend unempfindlich gegen lokale Verschmutzungen und Variation der Beleuchtung.Item Open Access A novel approach to determine decorrelation effect in a dual-beam electronic speckle pattern interferometer(1992) Peng, Xiang; Diao, Hongyan; Zou, Yunlu; Tiziani, Hans J.An intrinsic decorrelation effect in a dual-beam ESPI system for contouring application is quantified by simple image processing techniques incorporating experimental data of speckle patterns. Practical limits for the range of application on contouring an object are also considered from the point of view of automatic fringe analysis. An acceptable degree of decorrelation due to the tilt of illuminating beams has been established.Item Open Access Contouring by electronic speckle pattern interferometry with quadruple-beam illumination(1992) Zou, Yunlu; Diao, Hongyan; Peng, Xiang; Tiziani, Hans J.We present a new arrangement for contouring by electronic speckle pattern interferometry with four illumination beams, thereby making it unnecessary to move anything during the measurement.Item Open Access High precision optical surface topometry(1993) Tiziani, Hans J.For contactless measurement of the surface topography optical techniques are promissing. A lot of progress was made by the development of laser supported methods. It is due to the development of new different lasers, the introduction of solid state detectors and powerful computers for the information processing. Time of flight, phase measurements, active and passive triangulation and projected fringes are very robust techniques for industrial applications. A lot of progress was made in the application of interferometry to surface and vibration measurements. One or more wavelength together with diode lasers are used. Although interferometry requires polished surfaces, however, by using synthetic wavlengths, it can also be applied for optically rougher surfaces. In addition the unambiguity range will be extended when longer synthetic wavelengths are used. Furthermore scanning and whole field confocal microscopy can be used for macro- and microstructure analysis. New techniques will be described to extend the field of view. Some limits especially with respect to resolution and industrial application will be discussed for the methods presented together with some experimental results and future developments.Item Open Access Optimierung von Flüssigkristall-Lichtmodulatoren in aktiven optischen Systemen(2009) Kohler, Christian; Osten, Wolfgang (Prof. Dr.)Die Dissertation behandelt den Einsatz von reflektiven Flüssigkristallmodulatoren, sogenanntenLiquid Crystal on Silicon Displays (LCoS), in aktiven optischen Systemen. Es werden zunächst die verschiedenen eingesetzten Modulatortypen beschrieben und deren Unterschiede bei der Anwendung aufgezeigt. Einen wichtigen Punkt der Arbeit stellt die Charakterisierung dieser Elemente dar. Es wurden im Rahmen dieser Arbeit neue Methoden entwickelt mit Hilfe derer es möglich ist, modellfrei die komplette Jones-Matrix der Displays für die adressierbaren Grauwerte zu messen. Insbesondere die Phasenbeziehung zwischen zwei adressierten Grauwerten wird berücksichtigt. Die hierfür notwendigen Messaufbauten und Auswerteallgorithmen werden ausführlich beschrieben. Der Vorteil dieser neuen Art der Kalibrierung liegt darin, dass man für eine komplette polarisationsoptische Kalibrierung der Displays nicht mehr auf (meist nicht verfügbare) Herstellerdaten angewiesen ist. Die Ergebnisse der Kalibrierung werden dann eingesetzt, um gezielt die Modulationseigenschaften der Displays für ihren Einsatz als Phasenmodulatoren zu optimieren. Als Kriterien für eine Optimierung wurden der erreichbare Beugungswirkungsgrad, die Transmission des polarisationsoptischen Systems aus Display und den zusätzlichen notwendigen Komponenten, sowie die nicht quantitative Rekonstruktionsqualität gewählt. Für die Optimierung werden unterschiedliche Methoden eingesetzt. In einem ersten Schritt wurden mit den Daten der Charakterisierung spezielle Display-Modulationskurven, sogenannte Display-Kennlinien, berechnet. Der Einfluss auf die Rekonstruktionsqualität und den Beugungswirkungsgrad wurde in Simulationen und Experimenten untersucht und der Einfluss der Kennlinie wurde demonstriert. Die polarisationsoptische Charakterisierung bietet darüber hinaus weitere Möglichkeiten für eine Optimierung. Speziell bei verdrillt nematischen Displays kann durch eine Berücksichtung der Polarisationseffekte bei der Hologramm-Optimierung auf einen linearen Polarisator hinter dem Display verzichtet werden. Dadurch kann eine erhebliche Steigerung der Transmission des optischen Systems bestehend aus Polarisatoren und dem Display erreicht werden. Die hierfür notwendigen Algorithmen wurden im Rahmen dieser Dissertation erarbeitet und werden detailliert vorgestellt.Item Open Access Real time metrology with BSO crystals(1982) Tiziani, Hans J.Electro-optical crystals are used for real-time holography, optical data storage, optical information processing and more recently for speckle applications. Many ferro-electric materials were investigated, the Bi12 SiO20 (BSO), a cubic, para-electric and electro-optic material was found to be very useful for real-time holographic interferometry and speckle applications. For the application of the BSO in real-time metrology, the crystals is usually biased with a transverse electric field in the 110 or 100 crystallographic direction. Illuminating the crystal with spatially structured information in the 110 direction as a result of a hologram or speckle pattern, a space charge field is built up, leading to a refractive index variation in the crystal. Double-exposure techniques and time average exposure will be presented for real-time deformation displacement and vibration analysis and for contour line holography using a two-wavelengths method. Young's fringes of double-exposed, or in the time-average recorded speckle patterns will be attractive for real-time deformation displacement and vibration analysis.