Untersuchungen zur Entwicklung eines Messverfahrens zur Form- und Durchmessermessung an dünnen Zylindern mittels Mehrwellenlängen-Diodenlaserinterferometrie
Final Report Abstract
Ein Verfahren zur berührungslosen Form- und Durchmessermessung von zylindrischen Objekten mit einem Durchmesser < 2.5 mm wurde entwickelt. Die Messung der Form und des Durchmessers erfolgt mit einem interferometrischen räumlich-phasenschiebenden Verfahren. Dies bietet gegenüber anderen Phasenberechnungsmethoden wie dem zeitlichen Phasenschieben oder Verfahren, bei denen mehrere Kameras verwendet werden, mehrere Vorteile. Der Aufbau benötigt keine beweglichen Teile, und die Phaseninformation kann bei Messungen mit einer Wellenlänge aus lediglich einem Bild, bei Messungen mit zwei Wellenlängen aus zwei Bildern, ermittelt werden. Da die Belichtungszeit der Kamera bei 1 ms liegt, ist der Aufbau bei Messungen mit einer Wellenlänge nicht empfindlich gegenüber Vibrationen. Die Messergebnisse an verschiedenen Proben zeigen, dass mit diesem Verfahren die Oberflächenmorphologie und der Durchmesser geeigneter zylindrischer Objekte mit einer Auflösung im Nanometerbereich und einer Messunsicherheit < 0,1 µm gemessen werden können. Die Verwendung von drei verschiedenen Lasern zur Erzeugung einer synthetischen Wellenlänge ermöglicht die Erweiterung des eindeutigen Messbereiches von ca. 328 nm bis hin zu 14 µm. Somit lassen sich mit diesem Verfahren Formabweichungen vom Nanometer- bis hin zum Mikrometerbereich messen. Der einzige Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass lediglich reflektierende Proben, die gute optische Oberflächeneigenschaften aufweisen, vermessen werden können.
Publications
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"Application of diode lasers in interferometrical length measurements", Proceedings of ISMTII 2009 : the 9th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments. Vol. 4 (2009) ISMTII 2009, 9th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments, Saint-Petersburg, 29, June - 02, July, 2009
Alexander Höink, Karl Meiners-Hagen, Otto Jusko, Ahmed Abou-Zeid
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"Form measurement of thin cylinders using three-wavelength interferometry"; ISOT 2009 International Symposium on Optomechatronic Technologies, Istanbul, 21- 23,September, 2009
Alexander Höink, Karl Meiners-Hagen, Otto Jusko, Ahmed Abou-Zeid
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“Form measurement of small cylindrical objects using two-wavelength interferometry”, Proc. SPIE Vol. 7133, 71333Q (Jan. 12, 2009)
A. Höink, K. Meiners-Hagen, O. Jusko, and A. Abou-Zeid
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"Application of Diode Lasers in Interferometrical Length Measurements", Key Engineering Materials Vol. 437 (2010) pp 423-427
Alexander Höink, Karl Meiners-Hagen, Otto Jusko, Ahmed Abou-Zeid
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"Formmessungen dünner Zylinder mittels Mehrwellenlängen-Diodenlaserinterferometrie", PTB-Mitteilungen 01/2010
Alexander Höink, Karl Meiners-Hagen, Ahmed Abou-Zeid
