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 Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen
17.02.2017 | Universität Konstanz

nachricht Zukunftsmusik: Neues Funktionsprinzip zur Erzeugung der „Dritten Harmonischen“
17.02.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V.

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: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

Schwerstverletzungen verstehen und heilen

20.02.2017 | Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovative Antikörper für die Tumortherapie

20.02.2017 | Medizin Gesundheit

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit 21,9 % Wirkungsgrad – Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE

20.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen

20.02.2017 | Biowissenschaften Chemie