Oberflächenqualitätskontrolle mit winkelaufgelöstem Streulichtmessverfahren

Die auf der winkelaufgelösten Streulichtmessmethode basierenden Sensoren (kurz Streulichtsensoren) haben ein großes Potential bei industriellen Anwendungen, da mit ihnen mit hoher Robustheit berührungslose und schnelle Messungen durchgeführt werden können. In dieser Arbeit werden die Eigenschaften der Streulichtsensoren hinsichtlich ihres Einsatzes in der Fertigung - prozessbegleitende Bearbeitungsqualitätskontrolle technischer Oberflächen - untersucht. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde ein Multisensorsystem zur Erfassung stochastischer Oberflächenunvollkommenheiten auf den Gegenlaufflächen von Radialwellendichtringen entwickelt. Um die Form und Welligkeit des Werkstücks zu erfassen, wurde ein Streulichtsensor in das Multisensorsystem eingesetzt. Die Detektierbarkeit von Oberflächenunvollkommenheiten (Dellen und Kratzer) mit dem Streulichtsensor wird in dieser Arbeit untersucht. Ferner wird die gezielte Verwendung der Streulichtkenngrößen zur Detektion von Verschleißspuren, Oberflächendefekten oder der Form erklärt. Zudem wird die Erfassung periodischer Oberflächenstrukturen, deren Periodenlängen kürzer als der Messfleckdurchmesser des Streulichtsensors ist, untersucht. Hierzu werden sowohl ein numerisches Modell als auch die experimentellen Messergebnisse in der vorliegenden Arbeit vorgestellt. Darüber hinaus wird eine neue Methode zur Messdatenauswertung vorgestellt. Die neue Methode berücksichtigt nicht nur den gerichteten (spekularen) sondern auch den diffusen Anteil des Streulichtes. Die neue Methode ermöglicht neben der Charakterisierung hochglänzender Oberflächen auch eine Analyse von Oberflächen, die eine gemischte Lichtstreuung aufweisen. Im Vergleich zu der vom VDA (Verband der Automobilindustrie) empfohlenen Methode ist die neue Auswertungsmethode robuster und genauer. Darüber hinaus lassen sich die Oberflächenparameter unterschiedlicher Ordnungen durch die neuen Streulichtkennwerte besser erfassen.