Opto-/taktile Multisensormesseinrichtung
Final Report Abstract
Das von der DFG bewilligte Forschungsgroßgerät ist eine hochflexible Multisensormesseinrichtung und wird vom Lehrstuhl für Messtechnik und Sensorik der Technischen Universität Kaiserslautern vielfältig eingesetzt. Durch die enge Kooperation zum Messgerätehersteller wurde die Messeinrichtung um eine weitere hoch präzise Drehachse erweitert. Mittlerweile betreibt der Lehrstuhl sehr unterschiedliche Sensorköpfe an der Multisensormesseinrichtung. Eingesetzt werden: taktile Messtaster, konfokal chromatische Sensoren, Weißlicht-Fasersensoren (verschiedene Firmen), ein Weißlichtinterferometer mit Mirau-Objektiv, ein Streulichtsensor mit Dove-Prisma und die integrierten Bildverarbeitungsoptionen zur Konturmessung. Mit Unterstützung der Multisensormesseinrichtung wurden verschiedene Forschungsarbeiten durchgeführt. Projekt Mikrodrall: Unter Drall versteht man allgemein eine Oberflächenstruktur auf der Dichtfläche einer Welle, die das Fließverhalten des abzudichtenden Fluids beeinflusst. Drall ist einer von vielen Einflussfaktoren auf die Dichtheit. Als Mikrodrall (auch Schränkungsdrall genannt) bezeichnet man eine nicht periodisch ausgeprägte Mikrostruktur, die durch Achsabweichung von Schleifscheibe und Werkstück (Schränkung) entsteht. Die Messung von Mikrodrall muss mit hochauflösenden optischen Topografiemessgeräten durchgeführt werden. Die Charakterisierung von Mikrodrall ist nur möglich, wenn die Achsrichtung der Welle zum Sensorkopf bekannt ist. Für diesen Zweck wird das Bauteil im Messvolumen der Multisensormesseinrichtung an eine hochpräzise Drehachse befestigt und mit dem integrierten Weißlichtinterferometer gemessen. Die Auswertung der Mikrostruktur erfolgt auf Basis morphologischer Signalverarbeitung. Das Projekt wird von der Stiftung Rheinland-Pfalz gefördert. Projekt aktive Schwingungsdämpfung für Interferometer: In Zusammenarbeit mit einem Hersteller optischer Profilometer wurde im Rahmen eines ZIM-Projektes eine Schwingungsdämpfung für Interferometer entwickelt. Interferometer reagieren sehr empfindlich auf Schwingungen aus der Umgebung. Ziel des Projektes ist es, eine interferometrische Topografiemessung bei einem großen Messkreis zu ermöglichen. Hierzu wurde die interne Piezoverstelleinheit als Aktuator in einer Regelschleife verwendet. Ein Längeninterferometer diente als Sensor zur Erfassung des Ist-Abstandes von Sensorkopf (Pinole der Multisensormesseinrichtung) zum Werkstück. Projekt winkelauflösende Streulichtmesstechnik: In einem weiteren ZIM-Projekt wurde ein winkelauflösender Streulichtsensor mit umschaltbaren Spot und dreidimensionaler Streulichtauswertung entwickelt. Das besondere dieser Streulichtmesstechnik ist das gleichzeitige Messen von sehr gering ausgeprägten Formabweichungen und der Rauheit bzw. Defekten. Kern der Sensorik ist ein DOVE-Prisma, welches das von der Oberfläche zurückgestreute Licht optisch rotiert und auf eine hochempfindliche Sensorzeile abbildet. Der Sensor ist an der Pinole der Multisensormesseinrichtung befestigt und erfasst die Feinstruktur von rotationssymmetrischen Bauteiloberflächen, die an die integrierte Drehachse befestigt werden. In einem weiteren industrienahen Forschungsprojekt wird untersucht, in wie weit sich die Pinole der Multisensormesseinrichtung als Vertikalverstelleinheit für das eingebaute Weißlichtinterferometer eignet. Ziel ist es, ohne zusätzliche Piezoaktorik, die Achsen der Messeinrichtung zur direkten Messdatenaufnahme („Tiefenscan“) zu verwenden.
Publications
- Uncertainty of height information in coherence scanning interferometry. Optical Measurement Systems for Industrial Inspection VII. Proceedings of the SPIE, Volume 8082, article id. 80820V, 9 pp. (2011)
J. Seewig, T. Böttner, D. Broschart
(See online at https://doi.org/10.1117/12.889796) - Aktive Schwingungsdämpfung eines Weißlichtinterferometers. Technisches Messen, Ausgabe 1/2013,Oldenbourg Wissenschaftsverlag Rosenheim, 2013
P. Schäfer, D. Broschart, J. Seewig
- Qualification of a new scattering light sensor for simultaneos areal form and roughness measurements. The 11th International symposium of measurement technology and intelligent instruments, 1st - 5th July 2013
M. Wendel, G. Stelzer, A. Karatas, J. Seewig
