Optische Messtechnik

Dieses Buch ist eine Sammlung optischer Messeffekte, der daraus abgeleiteten Messverfahren sowie der nach diesen Verfahren arbeitenden Messgeräte. Es beginnt mit einfachen optischen Messinstrumenten, die mit alltäglichen Modellen der Optik zu erfassen sind. Schrittweise werden die physikalischen Grundlagen der Optik so eingeführt, wie sie für das Verständnis komplexerer Messsysteme notwendig sind. Dabei werden bestimmte Messprinzipien mehrfach, unter verschiedenen Aspekten und in verschiedenen Anwendungen betrachtet oder Messsysteme durch Ausnutzung weiterer Messeffekte erweitert. Der Aufbau des Buches ist deshalb vorwiegend als Lehrmaterial zur Einführung in die Thematik geeignet. Behandelt werden die Themen Meilensteine der Geschichte der Optik, Linsen, deren Matrixdarstellung und Raytracing an sphärischen Linsen, optische Geräte, Lochkamera, Triangulation, Bildsensoren, Scheimpflug-Anordnung, Streifen-projektion, Moiré-Verfahren, Koordinatentransformationen, Kamera-Kalibrierung, Positionsbestimmung und 3D-Formerfassung von Objekten, Autofokus, Photogrammetrie, Bewegungsmessung durch z. B. Bewegungsvisualisierung, Particle Tracking, Particle Image Velocimetry, Elektromagnetismus, das Brechungsgesetzt, Polarisation, Fresnel-Gleichungen, Doppelbrechung, Interferenz, Totalreflexion, Dichtemessung durch z. B. Shadowgraphy, Schlieren, Interferometer, Background Oriented Schlieren, Entfernungsmessung durch z. B. Interferometrie, Light Detection and Ranging, Intensitätsmodulation, Time-of-Flight-Kameras, Proflometer, Geschwindigkeitsmessung mittels Doppler-Verschiebung durch z. B. Vi-brometer, Doppler Global Velocimetry, Gauß-Strahl, Laser-2-Focus Anemometry, Laser Doppler Velocimetry. In drei Anhängen wird vertiefend auf die Subpixelgenauigkeit sowie die räumliche Auflösng der Particle Image Velocimetry und die Verarbeitung von stochastisch abgetasteten Messreihen der Laser Doppler Anemometry eingegangen.