Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spiegelnde Oberflächen mit Laserlicht vermessen

06.07.2015

Zur Bestimmung der Rauheit von spiegelnden Oberflächen erforscht das BMBF-Verbundprojekt OptOCHar laserbasierte Messverfahren im Nanometerbereich. Anwendung findet das Verfahren z.B. in der Metallbearbeitung und Halbleiterindustrie.

Die Güte technischer Oberflächen ist in vielen Anwendungsfeldern ein wesentlicher Faktor für die Qualität des Gesamtergebnisses. Nach DIN-Standard wird Rauheit taktil mit einer sehr feinen Messspitze bis in den Nanometerbereich gemessen.


Zu analysierende Lasermuster unterschiedlich rauer Oberflächen. Bild: BIMAQ, Universität Bremen

Bild: BIMAQ, Universität Bremen


Der Bandstahl wird mit bis zu 300m/min dressiert und die Oberflächenrauheit muss bis auf wenige Nanometer innerhalb der Toleranz bleiben. Bild: Tata Steel Plating GmbH

Bild: Tata Steel Plating GmbH

Dazu muss das Messobjekt jedoch absolut ruhig liegen, was für große Flächen sehr zeitaufwändig ist. Zudem wird die Oberfläche berührt, was oft zur Beschädigung des Messobjekts führt. Auch alternative optische Messverfahren benötigen in der Regel weiterhin einen ruhigen Messort. Dies gilt insbesondere bei spiegelnden Oberflächen, die sich vielen Verfahren aufgrund der speziellen optischen Eigenschaften vollständig verschließen.

Im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Ver-bundprojekt OptOCHar wird ein neuartiges Verfahren für die flächenhafte, optische Rauheitsmessung konzipiert. Dieses ist durch eine spezielle Analyse von Laserreflexionen für den Einsatz direkt im Produktionsprozess geeignet.

Einsatz von Streulicht-Sensoren zur Oberflächencharakterisierung

Das im Projekt OptOCHar zu erforschende Laserstreulicht-Messverfahren der Universität Bremen ist prädestiniert für die flächenhafte Charakterisierung von metallischen, spiegelnden Oberflächen. Die Analyse erfolgt auf Basis einzelner, digital aufgenommener Reflexionsbilder einer Laserbeleuchtung der zu prüfenden Oberflächen. Diese müssen nicht exakt fokussiert sein, so dass das Messobjekt auch in unruhiger Umgebung, etwa direkt im Fertigungsprozess, geprüft werden kann.

Das Verfahren nutzt dabei die besonderen Eigenschaften des Laserlichts aus, das an den besonders kleinen Unebenheiten markante Muster generiert. Diese werden durch eine ausgeklügelte Bildverarbeitung erfasst und ausgewertet.

Mit einer ausreichend hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit können im Vergleich zu anderen optischen Inline-Sensoren vollständige Prüfungen des gesamten Erzeugnisses direkt im Fertigungsprozess erfolgen. Dazu ist eine beträchtliche Geschwindigkeitssteigerung erforderlich, die im Projekt durch den Einsatz von speziellen FPGA-Bildverarbeitungssystemen der Firma CoSynth erreicht werden soll.

Im Projekt wird ein für den Einsatz im Fertigungsprozess geeigneter Demonstrator konzipiert, der für eine maximale Verarbeitungsgeschwindigkeit optimiert ist. Der Sensor-Demonstrator wird dann in unterschiedlichen Szenarien eingesetzt. Beim assoziierten Partner Tata Steel Plating Hille & Müller GmbH wird das System im Walzprozess evaluiert. Die Eignung des Systems für die schnelle, flächenhafte Analyse von Oberflächen in dedizierten Messgeräten wird bei Fries Research and Technology GmbH untersucht.

Das Verfahren ist für viele Bereiche nutzbar, z.B. für die Halbleiterindustrie, die Solarindustrie, die Medizintechnik, die Stahlproduktion und die metallverarbeitende Industrie. In der Halbleiterindustrie beeinflusst eine zu hohe Rauheit die Qualität und Funktionalität elektronischer Bauteile nachteilig, in der Solarindustrie hingegen verbessert ein gewisses Maß an Rauheit die Funktionalität der Zellen. In der Stahlproduktion müssen produzierte Oberflächen eine definierte Rauheit aufweisen, weil Abweichungen zu Qualitätseinbußen führen. Hier kann das Sensorsystem prozessbegleitend die erforderlichen Qualitätsprüfungen durchführen.

Nach Projektende werden die Verbundpartner den Sensor zur Serienreife bringen und in unterschiedlichen Konfigurationen auf den Markt bringen. Das mit knapp 1,4 Millionen Euro durch die BMBF-Initiative "KMU-innovativ: Photonik / Optische Technologien" geförderte Projekt läuft seit März 2015. Die Verbundpartner CoSynth GmbH & Co. KG aus Oldenburg, Fries Research and Technology GmbH aus Bergisch Gladbach, Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft der Universität Bremen und als assoziierter Anwendungspartner Tata Steel Plating Hille & Müller GmbH aus Düsseldorf werden für drei Jahre an dem Thema forschen und Anfang 2018 die Ergebnisse präsentieren.

Ansprechpartner

Christian Stehno
Telefon 0441/36116-756
stehno@cosynth.com
CoSynth GmbH & Co. KG
Marie-Curie-Straße 1
26129 Oldenburg

Weitere Informationen:

http://www.photonikforschung.de Das Portal für Photonik Forschung in Deutschland

Daniela Metz | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie