Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erweiterung des taktil-optischen Messtasters in die dritte Dimension

22.06.2007
Der taktil-optische Mikrotaster tastet die Oberfläche eines Werkstücks ab, indem Berührpunkte eines Tastelements mit der Oberfläche erfasst werden.

Als Besonderheit im Vergleich zu anderen taktilen Antastsystemen wird die durch Berührung entstehende Verschiebung des mit einer LED beleuchteten Antastelementes mit einer Kamera erfasst und durch eine Bildverarbeitung ausgewertet, so dass eine mechanische Übertragung der Messkräfte auf Sensoren nicht notwendig ist. Dadurch können sehr kleine Antastelemente bis zu 20 µm Durchmesser realisiert werden [1]. Bisher konnte die Verschiebung bei Werkstückkontakt nur in der Bildebene der Kamera ausgewertet werden.

Eine Auslenkung in Richtung der optischen Achse der Beobachtungskamera war dagegen nicht möglich und wurde sogar aufgrund der hohen mechanischen Steifigkeit des Tasters verhindert. Das System konnte bereits erfolgreich für viele Anwendungen in der Mikromesstechnik eingesetzt werden, wie z.B. bei der Messung von Einspritzdüsen, Gewinden oder Mikroverzahnungen; eine volle Kompatibilität zu konventionellen Tastsystemen war bisher aufgrund der fehlenden Empfindlichkeit in der dritten Dimension nicht gegeben.

Durch eine neue Anordnung, die statt der Beleuchtung des Tastelements mittels einer LED eine Laserdiode mit kohärentem Licht einsetzt, kann diese Begrenzung überwunden werden [2].

... mehr zu:
»Antastelement »LED
Das Funktionsprinzip ist im Folgenden kurz erklärt. Wenn eine Laserdiode anstelle einer inkohärenten LED zur Beleuchtung des Antastelementes verwendet wird, beobachtet man ein charakteristisches Specklemuster anstelle der zuvor beobachteten homogen ausgeleuchteten Kreisscheibe. Eine Verschiebung des Antastelementes in der X- bzw. Y-Richtung parallel zur Bildebene der Kamera führt zu einer Verschiebung des Musters, die wie bisher ausgewertet werden kann. Zusätzlich führt eine Auslenkung des Antastelementes in Richtung der optischen Achse (Z-Richtung) zu einer radialen Vergrößerung des Specklemusters entsprechend der numerischen Apertur des Objektives (siehe Abbildung 1). Aufgrund seines interferometrischen Ursprungs bleibt das Bild zudem auch beim Verlassen der Fokusebene kontrastreich.

Diese Eigenschaften des Specklemusters können verwendet werden, um eine vollständige Auswertung der Tastkugel-Auslenkung in drei Dimensionen durchzuführen, basierend auf einem einzigen Kamerabild: X und Y aus der Verschiebung des Musters, Z aus der Größe des Musters. Die notwendige Bildverarbeitung dafür wurde in der PTB realisiert und die Leistungsfähigkeit des neuen Verfahrens durch Messungen an einer kalibrierten Kugel nachgewiesen: Bei über 300 auf einer Kugel angeordneten Messpunkten ergaben sich maximale Messabweichungen unterhalb 0,6 µm.
[1] Ji, G., Schwenke, H., Trapet, E., Opto-Tactile Sensor for Measuring Small Structures on Coordinate Measuring Machines, Proc. of the 1998 Annual Meeting of ASPE, 25 Oct 98, St. Louis, USA .

[2] Wissmann, M., Schwenke, H., Neuschaefer-Rube, U.: Speckle correlation method for 3D-deflection measurement of the tactile optical microprobe. Proceedings of the ASPE annual meeting 2006, Monterey, USA, S. 79-82.

Ansprechpartner:
M. Wissmann, AG 5.32, E-Mail: mark.wissmann@ptb.de

Erika Schow | idw
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de

Weitere Berichte zu: Antastelement LED

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Antibiotikaresistenzen: Ein multiresistenter Escherichia coli-Stamm auf dem Vormarsch

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Sturmfeder bekämpft Orkanschäden

23.10.2017 | Maschinenbau

Vorstellung eines neuen Zellkultursystems für die Analyse von OPC-Zellen im Zebrafisch

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie