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EMPIR-Projekt TracOptic „Traceable industrial 3D roughness and dimensional measurement using optical 3D microscopy and optical distance sensors“ gestartet

Kategorien:
  • Abteilung 5
  • Metrologie für die Wirtschaft
18.11.2021

Aufgrund der Vorteile von flächenhaften, schnellen und zerstörungsfreien Messungen sind optische Mikroskope und optische Distanzsensoren aus dem Fertigungsprozess für Oberflächen- und Dimensionsmessungen nicht mehr wegzudenken. Zudem ist es möglich, die optischen Mikroskope und optischen Distanzsensoren in die Produktionslinien zu integrieren und damit die Fertigung noch einmal zu beschleunigen.

Aufgrund der Komplexität der Licht-Oberflächen-Wechselwirkung und der großen Vielfalt an Oberflächentypen und Messsystemen werden flächenhafte Oberflächenrauheitsmessungen mit 3D-Mikroskopen und dimensionelle Messungen mit optischen Distanzsensoren stark vom Messprinzip, dem Aufbau des optischen Messgerätes und der Oberflächengeometrie, d.h. den Amplituden, Ortsfrequenzen, Steigungen und Krümmungen beeinflusst. Jeder dieser Faktoren hat Einfluss darauf, ob ein bestimmtes Instrument eine bestimmte Oberflächenstruktur und -dimension zuverlässig, genau und rückführbar messen kann. Zurzeit gibt es für Anwender optischer Messtechnik keine hinreichenden Richtlinien, die ihnen bei der Auswahl eines geeigneten Gerätes und den Geräteeinstellungen helfen, um Objekte genau und rückführbar zu messen.

Das übergeordnete Ziel des EMPIR-Projekts TracOptic „Traceable industrial 3D roughness and dimensional measurement using optical 3D microscopy and optical distance sensors“ ist es, rückführbare flächenhafte Rauheitsmessungen mit optischen 3D-Mikroskopen und dimensionelle Messungen mit optischen Distanzsensoren zu ermöglichen, mit einem Schwerpunkt bei der Auswahl der am besten geeigneten Instrumentierung.

Dazu werden unterschiedliche Probentypen, unter anderem typische technische Oberflächen, nach klassischen und neuen Fertigungsverfahren hergestellt sowie Rauheitsproben aus Biologie und Medizin ausgewählt. Die jeweiligen Rauheits- bzw. Dimensionsparameter werden durch Referenzmessungen mit metrologischen Tastschnittgeräten oder AFM bestimmt. Zur Charakterisierung der Messfähigkeit von optischen 3D-Mikroskopen und optischen Distanzsensoren werden metrologische Eigenschaften wie maximal messbare Steigung, Messrauschen, topografische Ortsauflösung bzw. Strukturauflösung und Topografietreue mit geeigneten Kalibriernormalen untersucht. Zur Charakterisierung der Topographietreue und topographischen Ortsauflösung optischer Mikroskope wurde in der PTB ein Sinus-Chirp-Normal mit unterschiedlichen Amplituden von 50 nm bis 10 µm und Wellenlängen von 2,8 µm bis 80 µm entwickelt. Das Normal kann zur Charakterisierung optischer Messgeräte mit unterschiedlichen Vergrößerungen und numerischen Aperturen verwendet werden.

Im Projekt werden auch analytische und rigorose Streumodelle entwickelt, um die Licht-Oberflächen-Wechselwirkung zu simulieren. Basierend auf den Streumodellen sollen dann virtuelle Messgeräte entwickelt werden, um die Instrumentenantwort für komplexe Oberflächengeometrien vorherzusagen und die erreichbare Messunsicherheit und auftretende systematische Abweichungen zu untersuchen. Die Ergebnisse sollen dann mit realen Messungen verglichen werden.

An dem von der PTB koordinierten EMPIR-Projekt TracOptic sind 24 europäische Partner aus Metrologieinstituten, der Industrie und Universitäten beteiligt.

Kontakt

Leiter der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Dr. Dr. Jens Simon

Telefon: (0531) 592-3005
E-Mail:
jens.simon(at)ptb.de

Anschrift

Physikalisch-Technische Bundesanstalt
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