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03.06.2003

Weißlichtsensor

Digitalisierung von Oberflächen auf oder unter Glas und Glas-Dicken-Messung

Messprinzip der chromatischen Raumkodierung

Messprinzip der chromatischen Raumkodierung

Zur Prozesskontrolle müssen in Messlabors möglichst viele Messaufgaben mit einer einzigen Messmaschine gelöst werden. Hierzu werden Multisensor-Koordinatenmessmaschinen eingesetzt, die in der Lage sind, optisch und taktil eine Vielzahl von Messaufgaben zu lösen. Ergänzt man die Sensorik mit einem konventionellen Lasersystem, können 3D-Freiformflächen auch berührungslos digitalisiert werden. Doch trotz der Kombination dieser Sensorsysteme stößt man durch die Vielzahl zu messender Materialien häufig an physikalische Grenzen. Besonders problematisch ist die Digitalisierung transparenter, gläserner Oberflächen bei Linsen und Folien, die Di-ckenmessung von Glasplatten, ohne das Teil wenden und neu ausrichten zu müssen, oder die Erfassung von Konturen, die sich unter einer Glasplatte befinden.

Durch die Ergänzung der Sensorpalette durch einen speziellen Weißlichtsensor ist die Mycrona GmbH mit ihren Multisensorgeräten in der Lage, auch diese Problemfälle hochgenau zu messen. Es werden physikalische Messprinzipien genutzt, die dort ansetzen, wo andere Sensortypen aufgeben müssen. Der Weißlichtsensor verknüpft zwei physikalische Messprinzipien miteinander: die chromatische Raumkodierung sowie die Filterung durch konfokale Bilddarstellung.

Bei der chromatischen Raumkodierung wird weißes Licht durch eine spezielle Linse mit kontrollierter chromatischer Abweichung gestrahlt. Als Resultat erhält man eine prismaähnliche Zerlegung des Lichts in seine einzelnen Wellenlängen, mit der Besonderheit einer axialen Anordnung. Da jede Wellenlänge einen eigenen Fokuspunkt besitzt, hat genau eine Wellenlänge einen perfekten Fokus auf dem Messobjekt.

Bei der Filterung durch konfokale Bilddarstellung wird aus dem Spektralbereich des Lichts ein bestimmtes Wellenlängenband herausgefiltert und anschließend in einem Spektrometer ausgewertet. Als Resultat erhält man die im Fokus stehende Wellenlänge. Da auf unterschiedlichen Materialien unterschiedliche Reflexionen entstehen, variiert die Höhe des Wellenlängen-Maximums, nicht aber seine Position. Dies hat zur Folge, dass auf spiegelnden Oberflächen und auch auf transparenten Teilen und Gläsern gemessen und gescannt werden kann, ohne Verfälschungen der Messergebnisse zu erhalten.

Auf Grund des unterschiedlichen Brechungsindexes am Übergang von Schichten und dem beschriebenen Prinzip der chromatischen Raumkodierung können in einem Spektrometer die sich im Fokus befindliche Wellenlänge selektiert und in der Software der Koordinatenmessmaschine die zugehörigen X-, Y-, Z-Komponenten berechnet werden. Als Resultat erhält man Messwerte mit einer Auflösung bis zu 10nm. Da bei transparenten Objekten, wie Gläsern oder Linsen, das Licht dieses Material durchdringen kann, ist im Spektrometer auch am Übergang der Unterseite des Messobjekts eine Wellenlänge selektierbar. Hierdurch lassen sich auch Dickenmessungen durchführen oder die Unterseite durch Abscannen digitalisieren.

Ein weiterer großer Vorteil ist die Tatsache, dass man auch dann Messwerte erhält, wenn sich das zu messende Objekt unter einer Glasplatte befindet. Dies versetzt den Messtechniker in die Lage, wellige Layouts oder verbogene Metalldichtungen mittels einer Glasplatte zu begradigen und dann einen Konturscan durchführen zu können. Auf diese Weise erschließt sich der Messtechnik eine große Anzahl neuer Messmöglichkeiten, die zuvor nicht mit Multisensormaschinen zu realisieren waren.

Unternehmensinformation

Hexagon Metrology Vision GmbH Optiv Division

Otto-Hahn-Str. 1
DE 66793 Saarwellingen
Tel.: 06838 9931-0
Fax: 06838 9931-599

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