Ebenheitsmetrologie

In der Arbeitsgruppe werden optische Messsysteme zur hochgenauen Ebenheitsmessung von Planflächen bereitgestellt und weiterentwickelt, um u. a. hochgenaue Kundenkalibrierungen durchzuführen. Diese Systeme basieren auf deflektometrischen und interferometrischen Methoden. Um den Bedarf an Messungen größerer Planflächen (Durchmesser bis 1,5 m) abzudecken, wird zurzeit ein neues Messsystem aufgebaut. Dieses Messsystem wird nicht nur zur Messung von Planflächen, sondern auch von schwach gekrümmten Freiformflächen einsetzbar sein.
 
Im Rahmen einer Forschungskooperation mit der European X-Ray Free-Electron Laser Facility (XFEL, Hamburg) werden Messverfahren zur nanometergenauen Formmessung an schwach gekrümmten Spiegel entwickelt, aufgebaut und Vergleichsmessungen durchgeführt. In Forschungsprojekten bspw. mit universitären Partnern werden neuartige interferometrische Ansätze (Shearing-Verfahren und Multiapertur-Interferometrie) auf ihre Eignung zur hochgenauen Formmessung untersucht.

Zwei PTB-Messsysteme nehmen zurzeit an einem internationalen Ringvergleich zur hochgenauen optischen Ebenheitsmessung von Planflächen mit 300 mm Durchmesser teil.

Zusätzlich werden Verfahren zur absoluten Messung optischer Wellenfronten entwickelt und zur Charakterisierung von Wellenfrontsensoren (z. B. Shack-Hartmann-Sensoren) genutzt.

Themen

• Deflektometrische Ebenheitsmetrologie
• Interferometrische Ebenheitsmetrologie
• Traceable Multi Sensor-Verfahren (TMS) zur Formmessung gekrümmter optischer Oberflächen
•  Formmessung großer schwach gekrümmter Freiformflächen mit Durchmessern bis 1,5 Meter
• Wellenfrontmetrologie zur Charakterisierung von Wellenfrontsensoren
  
• Entwicklung von mathematischen Modellen der Messysteme in enger Zusammenarbeit mit der PTB-AG Datenanalyse und Messunsicherheit

Projekte / Kooperationen

Die Arbeitsgruppe kooperiert mit internationalen Partnern aus Industrie, Universitäten, Forschungseinrichtungen sowie Metrologieinstituten.

• Internationaler Ringvergleich zur Ebenheitsmessung an einer Apertur von 300 mm
• DFG-Projekt mit Universität Kassel: Formmessung an Präzisionsbauteilen mit einem dynamisch nachgeführten interferometrischen Zeilensensor (3. Projektphase), Laufzeit 3 Jahre

Abgeschlossene Projekte

• DFG-Projekt mit Universität Bremen: Optische Oberflächenerfassung mit räumlich und zeitlich partiell kohärenten Lichtwellenfeldern (OPAL), 2 Projektphasen mit Laufzeit von 5 Jahren im Zeitraum 2014-2020.
• Transfer-Projekt in die Industrie (TransMeT: Transfer Metrologischer Technologien) zusammen mit der Firma OPTOCRAFT GmbH, Hochgenaue orts- und winkelaufgelöste Kalibrierung von Wellenfrontsensoren, Laufzeit 2017 bis 2020.
• DFG-Projekt mit Universität Kassel: Formmessung an Präzisionsbauteilen mit einem dynamisch nachgeführten interferometrischen Zeilensensor (1. und 2. Projektphase), Laufzeit 5 Jahre im Zeitraum 2011-2016.
• EMRP-Project: Metrology for movement and positioning in six degrees of freedom (IND58 6DoF), 2013 bis 2016. https://www.ptb.de/emrp/ind58-home.html
• EMRP-Project: Angle Metrology (SIB58 Angles), 2013 bis 2016. http://www.anglemetrology.com/
• EMRP-Project: Optical and tactile metrology for absolute form characterisation, (IND10), 2011 bis 2014. https://www.ptb.de/emrp/ind10-home.html

Die Arbeitsgruppe bietet folgende Kalibrierungen an:

• Interferometrische Ebenheitskalibrierung
• Deflektometrische Ebenheitskalibrierung

Vorlesung an der TU Braunschweig im WS 2020/21:
Messdatenauswertung und Messunsicherheit
siehe https://iprom.tu-bs.de/lehre/vorlesungen/mda_munsicherheit/start
Das aktuelle Skript dazu gibt es im GitHub Repository (https://github.com/dhueser/MDA-Vorlesung-iprom-tu-bs)