Investigations to improve the measurement accuracy for testing cylindrical surfaces with the help of computer generated holograms by implementing an absolute test

• Applicant: Professor Dr. Johannes Schwider
• Subject Area: Measurement Systems
• Term: from 2002 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5350354

Interferometrie mit streifender Inzidenz ist ein Messverfahren, das die makroskopische Gestaltprüfung von technischen, d. h. optisch rauen Oberflächen mit einer Genauigkeit im sub-µm-Bereich erlaubt. In dem von uns entwickelten Verfahren dienen computergenerierte Hologramme als Vergleichsnormale für die zu testenden Flächen des Prüflings. [...] Limitierend für die absolute Genauigkeit bei der Formmessung ist die Qualität der verwendeten optischen Elemente, insbesondere die der computergenerierten Hologramme. Bedingt durch die interferometrische Prüfung mit Hilfe von CGH in streifender Inzidenz tritt eine Wellenfrontinversion der Prüflingswelle am Meridian desselben auf. Demgegenüber wird die Referenzwelle in Form der ungebeugten nullten Ordnung nicht invertiert, so dass Wellenfrontdeformationen des Kollimators zu dem Fehlerbudget beitragen, sofern der Fehler nicht gerade die Inversionssymmetrie der interferometrischen Anordnung hat. Letzteres ist aber in der Praxis extrem unwahrscheinlich. Die systematischen Wellenfrontfehler lassen sich natürlich durch aufwendige Kalibrierung, unter Verwendung hochgenauer Masterzylinder korrigieren. Die Realisierung eines solchen Masters ist aber extrem schwierig, da auch dieser erst einmal vorab geprüft werden müsste. Schließlich ist jegliche Messung fehlerbehaftet, so auch zum Beispiel eine Master-Kalibrierung mit einer Koordinatenmessmaschine. Demgegenüber kommen Absolutverfahren ohne solche präzisen Master-Messobjekte aus. Die systematischen Fehler werden durch mehrere Messungen des Prüflings in unterschiedlichen Positionen und Orientierungen im Interferometer beseitigt. Absolutprüfverfahren sind bereits für ebene, kugelförmige und zylindrische Flächen unter senkrechtem Einfall bekannt. Hier soll eine Methode für den Absoluttest von zylindrischen Oberflächen unter streifender Inzidenz entwickelt werden, wobei in Analogie zu den vorher genannten Regelflächen ebenfalls Mehrstellungstests verwendet werden sollen. Die streifende Inzidenz ermöglicht auch die interferometrische Messung von rauen Oberflächen und die benötigten CGHs für den Nulltest sind einfacher herzustellen als die Kompensationsoptiken für senkrechte Inzidenz. Außerdem ist die komplette Oberfläche der Prüflinge auf einmal zugänglich. Die Problematik, im Vergleich mit dem Test von Ebenen oder Kugeln, liegt in der komplexeren Geometrie des streifenden Inzidenz-Aufbaus. Damit verbunden sind aufwendigere Bewegungen beim Durchführen des Mehrstellungstests.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Gerd Leuchs