Die Verwendung von Ultraschall als physikalisches Messprinzip findet in vielen industriellen, medizinischen aber auch kommerziellen Applikationen eine breite Anwendung. In vielen Anwendungen ist die Messung von Laufzeit (engl. Time of Flight - ToF) das zugrundeliegende Messprinzip. Hierbei wird jene Zeit bestimmt, welche ein Ultraschallsignal benötigt, um eine bestimmte Strecke zu durchlaufen. Die Verwendung von Ultraschall ist vorteilhaft, da mit relativ geringem Aufwand eine hochauflösende

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... fzeitmessung erfolgen kann. Weitere Vorteile von Ultraschall sind die geringen Kosten, Verwendbarkeit bei Nebel oder im Dunkeln, als auch die hohe Robustheit der Schallwandler. Dem gegenüber stehen genauigkeitsreduzierende Einflüsse wie Feuchtigkeit, Temperatur, sowie unterschiedliche Ausbreitungsmedien. Die hier vorgestellte Arbeit befasst sich mit der Anwendung von Ultraschall in Luft zur Realisierung eines kompakten 3D-Sensors. In einer Einzelmessung bestimmt der hier vorgestellte Sensor die Position einer oder mehrerer Reflexionspunkte im Raum. Die Reflexion erfolgt hierbei typischerweise spiegelnd, da die Oberflächenrauigkeit von technischen Oberflächen, im Vergleich zur Wellenlänge von ~7mm (50kHz), gering ist. Aufgrund der daraus stark reduzierten Information ist die relative Bewegung von Messobjekt zum Sensor unerlässlich um ausreichend Messdaten zu erhalten. Ob diese relative Bewegung durch Bewegung des Sensors oder Bewegung des Messobjektes durchgeführt wird, ist hierbei von der jeweiligen Applikation abhängig. Für eine universelle Anwendbarkeit eines kompakten 3D-Sensors ergeben sich folgende Anforderungen an seine Eigenschaften: Messdaten sollen möglichst unabhängig vom Objekttyp sein, um eine vereinfachte und universelle Anwendbarkeit in den Verarbeitungsalgorithmen zu ermöglichen. Im Rahmen einer Einzelmessung soll eine maximal mögliche Anzahl an Informationen ermittelt werden, um umfassende Hinweise auf vorhandene Objekte zu erhalten. Die Anzahl an Ausreißern als auch die Messunsicherheit soll soweit als mög [...]