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Die Fokus-Variation im Vergleich

Wenn bei Bauteilen die Oberflächengüte gemeinsam mit kleinen Geometrie-Merkmalen geprüft werden soll, sind genaue Messlösungen mit hohen Auflösungen gefragt. Im Vergleich zu alternativen optischen Technologien schließt die Fokus-Variation eine Lücke zwischen klassischer 3D Koordinatenmesstechnik und aktueller Oberflächenmesstechnik.

 

Profilprojektoren

und andere bildverarbeitende Systeme sind die Vorläufer heutiger optischer Messsysteme und vielfach nach wie vor maßgebend für das Verständnis von optischer Messtechnik. Profilprojektoren vergrößern Oberflächenmerkmale eines Bauteils und projizieren das Bild auf einen Bildschirm. Über einen Musterabgleich wird das Bild mit einer Referenz verglichen. Vorteile sind die sekundenschnellen Messungen, allerdings ist eine automatische Messung geometrischer Merkmale lediglich bei Messaufgaben im zweidimensionalen Bereich einfach möglich. Ein Nachteil ist die Intoleranz bei der Ausrichtung des Messobjektes. Je nach Lage des Messkörpers kann es zu unterschiedlichen Messergebnissen kommen.

 

Streifenlichtprojektion

basiert auf einem Projektor, der das Messobjekt mit mehreren hellen und dunklen Streifen beleuchtet und mit mindestens einer Kamera betrachtet. Die Topografie der Probe verzerrt das Streifenmuster der Projektoren. Dieses verzerrte Bild wird von der Kamera aufgenommen und daraus, mittels Bildverarbeitung, die Topografie berechnet. Ein Vorteil von Streifenlicht ist die hohe Messgeschwindigkeit bei großen Flächen, weshalb die Technologie vor allem zur Messung von großen Bauteilen (z.B. Karosserieteilen) eingesetzt wird. Nur bedingt geeignet ist das Verfahren für hochauflösende sub- µm Tiefenmessungen, wie sie z.B. bei Rauheitsmessungen gefordert sind. Hier sind auch der limitierte Messbereich bedingt durch die geringe Schärfentiefe und die hohe Sensitivität bei variierenden Oberflächeneigenschaften nachteilig.

 

Konfokale Messtechnik

zeichnet sich durch hohe laterale Auflösung aus. Vor dem Detektor, im Brennpunkt, befindet sich eine zusätzliche Blende, mit der das Licht ober- und unterhalb der Fokusebene ausgeblendet wird. So kann nur Licht aus der Fokusebene den Detektor erreichen. Durch Detektion des hellsten Signales wird die Tiefe gemessen. Konfokalmesstechnik eignet sich besonders für die Messung von sehr glatten Oberflächen, wie sie bei Siliciumstrukturen und Halbleitergeometrien der Fall sind. Der Vorteil der hohen Z-Auflösung bringt allerdings eine sehr hohe Sensitivität gegenüber Vibrationen mit sich.

 

Fokus-Variation

gewinnt zusätzlich zur Tiefeninformation in einer Messung auch die registrierte Echtfarbinformation einer Oberfläche. Rauheiten auf Mikro- und Nanostrukturen lassen sich profilbasiert und flächenhaft messen. Komplexe Geometrien werden durch die Real3D Technologie gemessen, die Einzelmessungen aus verschiedenen Perspektiven automatisch zu einer vollständigen 3D Messung zusammensetzt. Die Fokus-Variation schließt mit der Messung von Form, Dimension, Lage und Rauheit in einem System die Lücke zwischen klassischer 3D Koordinatenmesstechnik und aktueller Oberflächenmesstechnik. Im Gegensatz zu Profilprojektoren wird keine Projektion, sondern die echte Oberfläche eines Bauteils gemessen. Zudem ist die Schärfentiefe nicht auf ein Minimum reduziert. Während bei der Konfokalmesstechnik und Interferometrie der schärfste Punkt über einen sehr kleinen Bereich gemessen wird, misst die Fokus-Variation die Änderung der Schärfe über einen bis zu 100mal größeren vertikalen Bereich. Messungen sind somit auch robust gegenüber Vibrationen.

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