Projektzeitraum
Beginn: Juni 2021
Ende: Mai 2024
Projektbeschreibung
Ziel des Projektes ist die metrologische Rückführung von optischen Messungen der Werkstücktopografie und -geometrie mit 3D-Mikroskopen (Fokusvariation, Konfokale Mikroskopie, Weißlichtinterferometrie) und optischen Abstandssensoren (chromatisch konfokal, interferometrisch). Ein wichtiger Schwerpunkt ist die Unterstützung der Anwender bei der aufgabenorientierten Auswahl von geeigneten Messinstrumenten oder -einstellungen.
Um alle Aspekte dieses skalenübergreifenden Projektes abzudecken, arbeiten in der PTB die Fachbereiche 5.1 „Oberflächenmesstechnik“ und 5.3 „Koordinatenmesstechnik“ im TracOptic Projekt zusammen.
Der Fachbereich 5.3 fokussiert seine Arbeiten auf die Messung der Messobjektgeometrie und nutzt in diesem Projekt drei Messgeräte, die die Messverfahren konfokale Mikroskopie, Fokusvariation und chromatisch konfokale Abstandmessung nutzen. Diese Geräte werden im Rahmen des Projektes umfassend charakterisiert. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf einem chromatisch konfokalen Punktsensor. Ziel ist, einen virtuellen Zwilling dieses Sensors zu implementieren und diesen für Abschätzungen von aufgabenspezifischen Messunsicherheiten einzusetzen. Ferner sollen die wichtigsten Messobjekteinflüsse auf optische Koordinatenmessungen weiter erforscht werden, um anschließend geeignete standardisierte Tests zu konzipieren.
Forschungsschwerpunkte:
- Entwicklung von Sensortests, die für die relevanten Messobjekteigenschaften sensitiv sind
- Umfangreiche Vergleichsmessungen zur Untersuchung folgender Aspekte:
- Einfluss von Oberflächenneigung und -krümmung
- Spektrale Leistungsdichte der Messdaten
- Messsrauschen
- Einfluss des Reflexionsverhaltens der Oberfläche (Bidirektionale Reflektanzverteilungsfunktion BRDF)
- Strukturauflösung
- Längenmessabweichung
- Modellierung eines chromatisch konfokalen Punktsensors auf Basis von Ray-Tracing
- Entwicklung von Leitfäden für die Auswahl geeigneter Messgeräte und Messgeräteeinstellungen, sowie für eine vereinfachte Abschätzung der aufgabenspezifischen Messunsicherheit
- Entwicklung von Sensortests, die für die relevanten Messobjekteigenschaften sensitiv sind
Nähere Informationen zum Projekt finden Sie auf der Euramet-Homepage oder auf der Projekthomepage.
Projektpartner
Neben der PTB (Deutschland) sind folgende weitere nationale Metrologieinstitute an diesem Projekt beteiligt: CEM (Spanien), DFM (Dänemark), GUM (Polen), INRIM (Italien), LNE (Frankreich), VTT (Finnland), RISE (Schweden), VSL (Niederlande).
Des Weiteren sind folgende Institute und Unternehmen beteiligt: Alicona Imaging GmbH (Österreich), Centro Ricerche Fiat S.C.p.A. (Italien), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen – Nürnberg (Deutschland), Fundacion Tekniker (Spanien), Gesellschaft für Bild- und Signalverarbeitung (GBS) mbH (Deutschland), Ostschweizer Fachhochschule OST (Schweiz), Technische Universität Chemnitz (Deutschland), Technische Universität Clausthal (Deutschland), Technische Universität Kaiserslautern (Deutschland), The University of Nottingham (Vereinigtes Königreich), twip optical solutions GmbH (Deutschland), Universität Kassel (Deutschland), Universität Leipzig (Deutschland), Universität Stuttgart (Deutschland), Zygo Corporation (USA).
Projektförderung
Das dreijährige Projekt wird durch die Europäische Union im Rahmen des „European Metrology Programme for Innovation and Research“ (EMPIR) gefördert und von der PTB durch den Fachbereich 5.1 Oberflächenmesstechnik (Dr. Uwe Brand) koordiniert.