29.07.2020

Bauteile optisch genauer vermessen

Projekt MIAME soll schnelle Messungen bis auf Bruchteile eines Mikrometers genau ermöglichen.

Diese Woche fiel der Startschuss für das Projekt „MIAME“, in dem zwei Fraun­hofer-Institute (IPM & IAF) gemeinsam mit dem Lehrstuhl Optische Systeme der Universität Freiburg das weltweit erste optische Koordinaten­messgerät zur vollflächigen Vermessung großer Objekte im Meter­maßstab entwickeln werden. Mit dem System sollen Bauteile in der Produktions­linie schnell und mit Genauig­keiten im Sub-Mikrometer­bereich vermessen werden.

Abb.: Solche holo­graphischen Sensor­systeme können schon heute...
Abb.: Solche holo­graphischen Sensor­systeme können schon heute inter­ferometrisch präzise Messungen innerhalb anspruchs­voller Mehrachs­systeme wie etwa Werkzeug­maschinen durchführen. (Bild: Fh.-IPM)

Koordinaten­messgeräte prüfen die Maßhaltigkeit von Bauteilen mit sehr hoher Präzision. Sie sind ein wichtiges Instrument der Fertigungs­messtechnik und damit der Qualitäts­sicherung vor allem in inno­vativen Branchen wie beispiels­weise im Maschinenbau, in der Automobil- oder der Luft- und Raumfahrt­industrie. Stand der Technik sind taktile Koordinaten­messgeräte. Solche Geräte nutzen einen Messkopf, der mithilfe eines Verfahr- und Positionierungs­systems die Bauteil­oberfläche an verschiedenen Punkten antastet. Die dabei gemessenen räumlichen Koordinaten geben Aufschluss über wichtige geometrischen Größen wie etwa Längen, Ebenheiten oder Winkel. Messungen mit taktilen Koordinaten­messgeräten sind typischerweise sehr zeit­intensiv, erfolgen in separaten Messräumen und sind daher nur stich­probenartig möglich. 

Ziel des neuen Forschungs­projekts, das über drei Jahre läuft, ist ein optisches, berührungslos arbeitendes Koordinaten­messgerät, das komplex geformte Bauteile von einer Größe bis in den Meter­bereich vollflächig in der Linie submikrometer­genau vermisst. Kernstück der Entwicklung ist ein digital-holo­graphischer Sensor mit einer neuartigen 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 von besser als einem Zehntel Mikrometer und einem Eindeutigkeits­bereich von bis zu 1000 Millimetern.

FhG / JOL

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