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In diesem Artikel wird ein neues Messverfahren zur Oberflächenmessung bei gleichzeitiger axialer Regelung des Arbeitsabstandes eines hochfrequent fokusabstandsmodulierten, fasergekoppelten, konfokalen Punktsensors in einem Nanokoordinatenmessgerät (NMM- 1) [4] vorgestellt. Während bei diesem Verfahren alle bekannten Vorteile der Konfokaltechnik beibehalten werden, stellt die innovative Kombination einer fasergekoppelten Beleuchtung und Detektion mit einer akustisch getriebenen, modulierbaren Flüssigkeitsgradientenlinse (engl. tunable, acoustically driven gradient-index fluid lens, Abk. TAG-Linse) [10] zur hochfrequenten Abstandmodulation des Fokus zusammen mit einer neuartigen Signalverarbeitung auf Basis einer Lock-in-Verstärkung eine wesentliche Verbesserung dar. Durch die Anordnung und Auswertung ergibt sich im Gegensatz zu konventionellen konfokalen Punktsensoren eine nahezu lineare Kennlinie, wobei die Richtung der Abweichung der Messobjektoberfläche relativ zur Fokusebene des Objektivs eindeutig bestimmt werden kann. Es wird insbesondere die Verwendung des Sensors sowie die Nutzung der resultierenden Kennlinie zur Regelung der Oberflächenposition in einem Nanokoordinatenmessgerät gezeigt. Im Gegensatz zum Verfahren konventioneller Konfokalsensoren, bei der lateral flächenhafte Abtastungen auf vielen diskreten axialen Höhen durchgeführt werden, um daraus für jeden lateralen Messpunkt durch eine Maximalwertsuche einen Höhenwert zu ermitteln, kann durch die gezeigte Nachregelung eine Oberflächenerfassung durch eine einzige laterale Abstastung erfolgen. Die sich daraus ergebende immense Zeitersparnis ist nicht nur wesentlich ökonomischer sondern weist aufgrund zeitlicher thermischer Driften auch geringere Messabweichungen auf.

tm - technisches messen

Kontinuierliche laterale Abtastung von Oberflächen durch axiale Regelung des Arbeitsabstandes in einem Nanokoordinatenmessgerät mit einem hochfrequent fokusabstandsmodulierten, fasergekoppelten, konfokalen Punktsensor / Lateral closed-loop scans of surfaces using a nano coordinate measuring system and a high-speed focal-distance modulated fibre-coupled confocal sensor