Oszillierender mikrooptischer Fasersensor für die Präzisionsmesstechnik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Lehmann
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 164089261

Das vorliegende Forschungsvorhaben verfolgt ein neues Konzept zur optischen Geometrieerfassung an Präzisionsbauteilen. Es basiert auf einer fasergekoppelten Mikrosonde, die auf einem Biegebalken angebracht ist. Ein Piezoaktor, an den eine elektrische Spannung angelegt wird, lenkt den Balken aus und bewirkt dadurch eine Änderung der optischen Weglänge im Messstrahlengang eines Interferometers. Das faseroptisch zugeführte Licht einer Laserdiode wird dabei mittels der mikrooptischen Sonde auf die Oberfläche des zu messenden Objektes fokussiert. Dort wird ein Teil des Lichtes reflektiert, gelangt zurück in die Sonde und interferiert mit dem Referenzstrahl, der durch Teilreflexion an einer Referenzfläche innerhalb der Sonde erzeugt wird. Der Referenzstrahl durchläuft stets dieselbe optische Weglänge. Bei Beaufschlagung des Piezoaktors mit einem Wechselsignal entsteht ein zeitlich moduliertes Interferenzsignal, welches mittels einer fasergekoppelten Fotodiode erfasst, digitalisiert und hinsichtlich der auf das Anregungssignal bezogenen Phasenlage analysiert wird. Abstandsänderungen zwischen Sonde und Messobjekt werden mit interferometrischer Genauigkeit als Phasenverschiebung zwischen Mess- und Referenzstrahl gemessen. Durch eine geringe Schärfentiefe bei der Fokussierung und/oder die Verwendung einer zweiten Laserwellenlänge soll das Eindeutigkeitsproblem bei der Phasenauswertung gelöst werden. Zur Geometrieerfassung an Präzisionsbauteilen, z.B. asphärischen Linsen oder Mikrostrukturen, wird der Sensor mit geeigneten mechanischen Scan- und Nachführachsen kombiniert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen