Datenfusion optisch flächenhaft erfasster Mikrotopografien mit Bezugsebene

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eduard Reithmeier
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189197219

Das übergeordnete Projektziel ist die unsicherheitsminimierende, automatisierte Messung von überlappenden Bereichen von i.d.R. spanend bearbeiteten technischen Oberflächen mit 3D-Mikroskopen und anschließender Datenfusion (automatisiertes Stitching). Dazu sollen sowohl Methoden zur Minimierung der Unsicherheiten der Einzelmessungen durch eine Optimierung der oberflächenangepassten Beleuchtung, als auch der Unsicherheiten des Stitchings (Registrierfehler und Abweichungen resultierend aus der Datenfusion) erforscht werden. Des Weiteren wird eine Automatisierung der Stitchingmessungen auf Basis bildrückgeführter Steuerung des Messprozesses angestrebt. Hierdurch soll bereits während der Messung sichergestellt werden, dass die aus dem Stitching resultierenden Datensätze die angestrebten Qualitätskriterien einhalten.Das erste Ziel des neuen Antragszeitraumes ist die experimentelle Validierung und Verbesserung der im vergangenen Antragszeitraum erarbeiteten Methoden an möglichst unterschiedlichen Oberflächen um eine Beurteilung der Methoden auch in Abhängigkeit von der Messaufgabe zu ermöglichen. Dazu sollen Untersuchungen mit simulierten Abweichungen sowie Messungen mit durch Präzisionspositioniersysteme modellierten Lageabweichung durchgeführt werden. Im letzten Schritt der Validierung wird ein Vergleich der Stitchingmethoden des IMR mit denen der am Institut verfügbaren 3D-Mikroskope, im Hinblick auf die Messunsicherheit, durchgeführt. Da Datensätze von mit 3D-Mikroskopen gemessenen technischen Oberflächen häufig auf optischen Effekten beruhende Ausreißer und Fehlstellen aufweisen, werden diese im Normalfall durch interpolierte Werte ersetzt um eine fehlerminierte Darstellung der Oberfläche zu erhalten. Der interpolierte Messwert ist immer von seiner Umgebung, der zugrundeliegenden Messmethode und der Interpolationsmethode abhängig. Die Erfassung problematischer Messpunkte kann durch Mehrfachmessungen und Variation der Lichtintensität sowie der Spektralverteilung mit anschließender Datenfusion verbessert werden. So kann der Anteil der interpolierten Messpunkte minimiert werden. Es soll eine Steuersoftware entwickelt werden, die auf Basis vorheriger Messungen adaptiv die Beleuchtung angleicht und durch anschließende Datenfusion eine Abweichungsminimierung der Einzelmesswerte durchführt, so dass die Gesamtqualität der Messung steigt. Das zweite Ziel des neuen Antragszeitraumes ist es mittels bildrückführender Steuerung eine Planung der Messstrecke durchzuführen, so dass eine Bildregistrierung zwischen zwei aneinander grenzenden Messfeldern mit minimierter Messunsicherheit möglich ist. Hierzu sollen Bewertungsmethoden entwickelt werden, die in der Lage sind, auf Basis von Übersichtsmessungen oder durch Extrapolation die Translationsparameter vorgeben, um so sicherzustellen, dass eine eindeutige Zuordnung der Messbereiche möglich ist. Durch diese Ansätze wird es möglich sein, automatisierte Messungen mit begrenzten Unsicherheiten durchzuführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Privatdozent Dr.-Ing. Markus Kästner