Flächenhafte, berührungslose Formmessung der Vorder- und Rückfläche von transparenten Objekten

Die äußere Oberflächenform optisch unkooperativer, d. h. transparenter, reflektierender oder schwarzer Objekte kann durch die sequenzielle Projektion thermischer Streifen im langwelligen Infrarotbereich (LWIR) um 10,6 µm und die Beobachtung der reemittierten Muster mit Stereo-Wärmebildkameras innerhalb weniger Sekunden erfasst werden. Viele industrielle Prozesse erfordern zusätzlich die dreidimensionale Messung der Objektrückfläche und der damit einhergehenden Materialdicke. Um Vorder- und Rückfläche gleichzeitig zu bestimmen, haben wir einen thermischen 3D-Sensor um eine Strahlenquelle erweitert. Deren Strahlung (~1 µm) durchdringt handelsübliche Behältergläser, wird an der Rückfläche reflektiert und gelangt zurück zur Vorderfläche. Bei diesem Prozess wird die Strahlung teilweise absorbiert und hinterlässt eine Wärmespur. Zwei Infrarotkameras erfassen die erzeugte Wärme nur an der dem Sensor zugewandten Oberfläche. Aus den thermischen Signalen der Vorder- und Rückfläche bestimmen wir die Form dieser Flächen und letztendlich die Materialdicke. In diesem Beitrag untersuchen wir den neuen Ansatz anhand eines Simulationsmodells theoretisch und zeigen erste experimentelle Ergebnisse.