Endoskopische Form- und Verformungserfassung

In verschiedenen Phasen des Produktentstehungsprozesses, während des Gebrauchs eines Produkts, im Rahmen von Kontroll- und Bearbeitungsprozessen sowie bei der minimal invasiven Diagnostik in der Medizin fallen Inspektionsaufgaben an, die auf die Untersuchung schwer zugänglicher Hohlräume zielen. Untersuchungsziele können dabei der aktuelle Zustand des Hohlraumes (z. B. die Form und Mikrostruktur der Bewandungen) oder die Verfolgung bzw. Sichtbarmachung von Zustandsänderungen unter konkreten Einflüssen (z. B. die Veränderung der Oberflächenstruktur der Bewandung infolge einer Interaktion mit umgebenden Medien) sein. In den zurückliegenden Jahren sind eine Reihe von optischen Verfahren entwickelt worden, die auf der angepassten Beleuchtung des Objektes und der Analyse der objekt- bzw. veränderungsspezifischen Intensitätsverteilungen beruhen. Messziel dieser Methoden ist die berührungslose und zerstörungsfreie hochgenaue Rekonstruktion von 3D-Geometrie- und Verformungdaten an Objekten mit weitgehend beliebiger Oberflächenbeschaffenheit. Die Verfahren werden jedoch aktuell an relativ einfachen, wenngleich in ihrer Allgemeinheit freigeformten Oberflächengeometrien und leicht zugänglichen Hohlräumen wie z. B. Bohrungen praktiziert. Probleme treten immer dann auf, wenn Hohlräume, Hinterschneidungen und innere Oberflächen vorliegen, deren Vermessung jedoch zwingend für die Gesamtbeschreibung des Objektes ist. Gerade hier liegt ein großes Interesse seitens der Industrie vor. Entsprechendes Forschungspotential soll daher aus einer zielgerichteten Zusammenarbeit zwischen auf diesem Gebiet erfahrenen Forschungsinstitutionen und mit der Problematik konfrontierten Industriepartnern erwachsen. Eine Technik, die eine dynamische berührungs- und zerstörungsfreie endoskopische Form-, Bewegungs- und Deformationsanalyse erlaubt, ist die dynamische Electronic-Speckle-Pattern Interferometry (ESPI). Hauptziel des Forschungsvorhabens "SpeckleEND" am Labor für Biophysik sind daher grundlegende Untersuchungen zur Methodik und Integration der dynamischen ESPI in das Gesamtskonzept eines endoskopischen Systems, welches sowohl die 3D-Formerfassung als auch die quantitative Bestimmung von Bewegungen und Verformungen erlaubt. Dabei werden insbesondere die bei medizinischen Messproblemen vorliegenden besonderen Anforderungen aufgrund der Umgebungs- und Messbedingungen und eine flexible Auslegung des Messkopfes berücksichtigt. Entsprechendes gilt auch für den Bereich technisch-industrieller Anwendungen der Endoskopie für Mikrostrukturvermessungen und andere quantitative Untersuchungen in Hohlräumen. Die Durchführung des Projektes erfolgt im Rahmen des BMBF Verbundvorhabens "MicroEND" im Förderschwerpunkt "Mikrosystemtechnik".

Drittmittelgeber:

Industrieförderung, Bundesministerium für Bildung und Forschung 16SV1226

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. (Acad. Sci. UA) G. von Bally (Projektleiter), Dr. D. Dirksen, Dipl. Phys. B. Kemper, Dipl. Phys. S. Knoche, Ass. S. Herting, Dr. Ing. K. Irion (Fa. Storz, Tuttlingen), Univ.-Prof. Dr. med. h.c. W. Domschke (Medizinische Klinik und Poliklinik - Innere Medizin B), Dr. med. W. Avenhaus (Medizinische Klinik und Poliklinik - Innere Medizin B), Univ.-Prof. Dr. med. H.H. Scheld (Klinik für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie), Priv. Doz. Dr. M. Deiwick (Klinik für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie), Prof. Dr. N. Senninger (Klinik und Poliklinik für Allgemeine Chirurgie), Dr. med. D. Tübergen (Klinik und Poliklinik für Allgemeine Chirurgie)

Veröffentlichungen:

Kemper, B., Dirksen, D., Kandulla, J., von Bally, G.: Quantitative determination of out-of-plane displacements by endoscopic electronic-speckle-pattern interferometry (ESPI), Opt. Commun. (im Druck)