Open Access

Emil Merkel

• Mit der beim Fraunhofer IPM erforschten Digitalen Holographie können sekundenschnelle und sub-mikrometergenaue Höhenvermessungen von Oberflächen durchgeführt werden. Der am Institut verfügbare Sensor HoloTop NX ist dabei so kompakt und leicht, dass dieser über Koordinatenmessgeräte oder Werkzeugwechsler von Werkzeugmaschinen eingesetzt werden kann. Um auch Hinterschneidungen und großeMit der beim Fraunhofer IPM erforschten Digitalen Holographie können sekundenschnelle und sub-mikrometergenaue Höhenvermessungen von Oberflächen durchgeführt werden. Der am Institut verfügbare Sensor HoloTop NX ist dabei so kompakt und leicht, dass dieser über Koordinatenmessgeräte oder Werkzeugwechsler von Werkzeugmaschinen eingesetzt werden kann. Um auch Hinterschneidungen und große Innenzylinder vermessen zu können, wird im Rahmen dieser Arbeit eine selbstreferenzierende Umlenkeinheit zur Anpassung der Messrichtung des Sensors entwickelt und integriert. Die Umlenkeinheit setzt sich aus vielen funktionellen Bestandteilen zusammen, bei denen es sich um Spiegel, Schrittmotoren, Schleifringe, Zahnräder, Gleit- und Rillenkugellager handelt. Bei der Problembehandlung während der Montage werden Unstimmigkeiten analysiert und anschließend Lösungsoptionen ermittelt und umgesetzt. Über die zusammengestellte Steuereinheit und die Arduino-Plattform wird die Möglichkeit geschaffen, die integrierten Schrittmotoren gezielt anzusteuern. Referenzmarkierungen auf dem Spiegel ermöglichen mittels numerischem Fokussieren die Selbstreferenzierung der Umlenkeinheit – sie werden durch Sputtern erzeugt und bei Messungen erprobt. Abschließend wird bei der Charakterisierung des Systems der Einfluss von Schrittverlusten, Schrittfehlern und dem Spiel im Zahnrad und Kugellager auf die Positioniergenauigkeit der Umlenkeinheit untersucht.…
• Digital holography researched at Fraunhofer IPM can be used to perform height measurements of surfaces within seconds and with sub-micrometer accuracy. The sensor HoloTop NX available at the institute is so compact and light that it can be used via coordinate measuring machines or tool changers of machine tools. To be able to measure undercuts and large inner diameters, a self-referencingDigital holography researched at Fraunhofer IPM can be used to perform height measurements of surfaces within seconds and with sub-micrometer accuracy. The sensor HoloTop NX available at the institute is so compact and light that it can be used via coordinate measuring machines or tool changers of machine tools. To be able to measure undercuts and large inner diameters, a self-referencing redirection unit for adjusting the measuring direction of the sensor is being developed and integrated as part of this work. The redirection unit is composed of many functional components, which are mirrors, stepper motors, slip rings, gears, plain bearings, and deep groove ball bearings. Troubleshooting during assembly involves analyzing inconsistencies and then identifying and implementing solution options. The assembled control unit and the Arduino platform provide the ability to specifically drive the integrated stepper motors. Reference marks on the mirror enable self-referencing of the redirection unit using numerical focusing – they are generated by sputtering and verified by measurements. Finally, the influence of step losses, step errors, the backlash in the gear, and bearing clearance on the positioning accuracy of the redirection unit is investigated during the characterization of the system.…