Lasermesstechnik

Berührungslose Ebenheitsmessung von größeren Präzisionsflächen

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Das Prismeninterferometer Topos 100 (Bild 2) kann an die Rauheit des zu prüfenden Teils angepasst werden. Dazu können vier kalibrierte Empfindlichkeiten im Bereich von 0,5 μm je Streifen für polierte Teile bis hin zu 4 μm je Streifen für matte Teile eingestellt werden. Bei einer Empfindlichkeit von 4 μm je Streifen können noch Teile mit einem Ra-Wert von 0,8 μm gemessen werden. Die Absolutgenauigkeit über das gesamte Messfeld beträgt 0,1 bis 0,4 μm PV (Peak-to-Valley), je nach eingestellter Empfindlichkeit. Durch das eingebaute Zoomobjektiv können Teile mit einem Durchmesser von 100 mm mit einer Ortsauflösung von etwa fünf Messpunkten pro Millimeter hin zu kleinen Teilen bis zu einem Durchmesser von 22 mm mit etwa 23 Messpunkten pro Millimeter gemessen werden.

Die Auswertezeiten liegen unter 2 s bei Messfeldern bis zu 300.000 Punkten. Für die Auswertung ist ein Luftspalt zwischen dem Prisma und dem Messteil notwendig. Dies hat in der Praxis den Vorteil, dass das zu messende Teil nicht in Kontakt zum Prisma gebracht werden muss und somit ein Verkratzen des Prismas, einer der teuersten Komponenten eines Interferometers, vermieden werden kann.

Messung großer Flächen erfolgt segmentweise wirtschaftlicher

Bei Komponenten, die größer als das maximale Messfeld des Interferometers sind, würde sich als erstes ein Interferometer mit entsprechend großer Optik für das benötigte Messfeld anbieten. Die Kosten für optische Komponenten steigen aber überproportional zu ihrem Durchmesser, sofern sie ab einer bestimmten Größe überhaupt verfügbar sind. So ist es wirtschaftlicher von dem Interferometer mit maximalem Messfeld auszugehen und dies um eine mechanische Verfahreinheit für eine segmentweise Messung des Teils zu ergänzen.

Aus den einzelnen, gemessenen Segmenten kann dann die Gesamtfläche rechnerisch zusammengesetzt werden. Dies bietet zudem den Vorteil, dass das maximale Messfeld unabhängig wird vom Interferometer selbst und von der preisgünstigeren Mechanik bestimmt wird. Zudem bleibt die hohe Ortsauflösung der einzelnen Messung erhalten. Diese Art der Erweiterung des Messfeldes ist aufgrund der berührungslosen Messung möglich.

Bei flächigen Bauteilen wird mit einem Kreuztisch gemessen. Dabei wird mit einer Überlappung der einzelnen Segmente gemessen und das Teil unter dem Messfeld des Interferometers verschoben.

Bild 3 zeigt das Interferometer mit einem Kreuztisch – im Beispiel bei der Messung einer Referenzfläche mit 150 mm Durchmesser in vier Einzelmessungen. Durch entsprechende Wahl der Kreuztische werden vollflächige Teile mit einem Durchmesser bis zu 290 mm gemessen. Eine Erweiterung zu noch größeren Teilen ist möglich.

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