Submikrometerbereich vermessen

Meinolf Droege,

Optische Koordinatenmesstechnik für die Produktion

Im Projekt Miame soll das weltweit erste optische Koordinatenmessgerät zur vollflächigen Vermessung großer Objekte im Metermaßstab entwickelt werden. Anwendungsziel ist, Bauteile direkt in der Produktionslinie schnell und mit Genauigkeiten im Sub-Mikrometerbereich zu vermessen werden.

Holographische Sensorsysteme wie Holocut können heute schon interferometrisch präzise Messungen innerhalb anspruchsvoller Mehrachssysteme wie Werkzeugmaschinen durchführen. Jetzt soll das Bindeglied zur optischen Koordinatenmessmaschine entwickelt werden. © Holger Kock, Fraunhofer IPM

Koordinatenmessgeräte können die Maßhaltigkeit von Bauteilen mit sehr hoher Präzision prüfen. Sie sind ein wichtiges Instrument der Fertigungsmesstechnik und damit der Qualitätssicherung vor allem in Branchen wie Maschinenbau, Automobil- sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie. Überwiegend im Einsatz sind heute taktile Koordinatenmessgeräte. Solche Systeme nutzen einen Messkopf, der mit einem Verfahr- und Positionierungssystems die Bauteiloberfläche an verschiedenen Punkten antastet. Die dabei gemessenen räumlichen Koordinaten geben Aufschluss über geometrischen Größen wie Längen, Ebenheiten oder Winkel. Messungen mit taktilen Koordinatenmessgeräten sind typischerweise sehr zeitintensiv, benötigen separate Messräume und sind daher nur stichprobenartig möglich.

Ziel des Forschungsprojekts Miame, in die Fraunhofer-Institute IPM und IAF gemeinsam mit dem Lehrstuhl „Optische Systeme“ der Universität Freiburg arbeiten, ist ein optisches, berührungslos arbeitendes Koordinatenmessgerät, das komplex geformte Bauteile mit Größen bis in den Meterbereich vollflächig in der Linie sub-mikrometergenau vermisst. Kernstück der Entwicklung ist ein digital-holographischer Sensor mit neuartiger Laserlichtquelle auf Basis von Flüstergalerie-Resonatoren. Die Lichtquelle soll schnell und exakt zwischen verschiedenen Wellenlängen schaltbar sein, was in Kombination mit digitaler Mehrwellenlängen-Holographie erstmals interferometrische Messungen mit bis zu einem Meter Eindeutigkeit ermöglicht. Integriert in Mehrachs-Handling-Systeme soll das Sensorsystem bis zu 500 Millionen 3D-Punkte pro Sekunde erfassen – mit einer Einzelpunktgenauigkeit besser 0,1 Mikrometer und einem Eindeutigkeitsbereich bis 1000 Millimeter.

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