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Interferometer zur 3D-Messung
Ein Interferometer zur hochgenauen Erfassung von Oberflächenstrukturen auf der Mikro- und Nanoebene ist in der Technik ein besonderer Fortschritt. Komplexe Geometrien können berührungslos in Ihrer Gesamtheit erfasst und ausgewertet werden. Unter anderem ist hier das Reverse Engineering oder die Anwendung der virtuellen Realität zu nennen. Die Möglichkeit zur gesamten Erfassung der Geometrie eines Objektes ist gleichbedeutend mit schnellen und einfachen Messungen für den Benutzer im Vergleich zu zweidimensionalen Erfassungsmöglichkeiten. -
Begriffserläuterung der Kohärenz und Interferenz
Kohärenz:
Die Kohärenz beschreibt bei einem Lichtstrahl bzw. Wellenzug die Eigenschaft sich gleichbleibend in Ihrer Gestalt bei Bewegung durch den Raum zu verhalten. Sie ist ebenfalls Bedingung zur Ausbildung einer Interferenz. Dabei besitzen die sich begegneten Wellen die gleiche Frequenz und eine konstante Phasenverschiebung zueinander. -
Interferenz:
Die Interferenz ist das Resultat der Überlagerung kohärenter Wellenzüge zueinander. Umgangssprachlich kann es lauten: Zwei identische Wellen treffen aufeinander und die Wellenberge überlagern sich dabei zu einer größeren Welle oder löschen sich gegenseitig auf. Die Fallunterscheidung beschreibt einmal dabei die konstruktive und destruktive Interferenz. -
Interferometer - Schnelle 3D Oberflächenmessungen bei hoher Messgenauigkeit
Ein klassisches Weißlichtinterferometer nach dem prinzipiellen Aufbau eines Michelson – Interferometers kann sehr gut als Basis zur hochgenauen 3D-Messung genutzt werden. Prinzipiell wird dabei ein Messobjekt durch eine Lichtquelle [1] mit kohärentem Licht belichtet und das reflektierende Licht der Messoberfläche [4] zur Auswertung genutzt. Hierbei hilft ein Referenzspiegel [5], der durch denselben Lichtstrahl über ein Strahlteiler [3] belichtet wird. Befindet sich die Messoberfläche einer Probe im selben Abstand zum Strahlteiler wie der Referenzspiegel, dann kommt es zu einer Interferenz der kohärenten Lichtstrahlen. Über eine Optik wird das Licht weiter zu einem Kamera-Chip [6] als Detektor geleitet. Der Benutzer sieht im Übersichtsbild je nach Oberflächenlage ein wellenartiges Muster. Dies ist der Hinweis, dass sich die Messoberfläche im selben Abstand zur bekannten Referenzweglänge des Systems befindet. Hieraus definiert sich die Referenzebene, in der Höhendaten des Messobjektes gemessen werden können. Zur Erfassung der dreidimensionalen Gestalt einer Oberfläche bewegt sich das Messobjekt durch diese Referenzebene. Dabei kann sich entweder der Sensor oder die Probe in der Höhe positionieren. - Typische Anwendungen liegen in der dreidimensionalen Erfassung der Mikrogeometrie von Bauteilen. Miniaturisierte Bauteile können innerhalb von kurzer Zeit auf Formabweichungen und Maßhaltigkeit geprüft werden. Größere Messflächen von ca. 50 mm^2 und niedrige laterale Punktabstände können in diesem Zusammenhang realisiert werden. Weiterhin können Rauheit, Krümmung, Schiefheit und Welligkeit charakterisiert werden.
