- Home
- Produkte
- Lieferanten
- Service/Downloads
- Unternehmen/Kontakt
-
-
Nanopositionier- und Nanomessmaschine von DYNEOS AG
Ihr Spezialist für Laser, Photonik & Nanotechnologie in der Schweiz
& Liechtenstein
|
Die
Nanopositionier- und Nanomessmaschine für die dreidimensionale Koordinatenmessung arbeitet
in einem Messbereich von 25mm x 25mm x 5mm mit einer Auflösung von 0,1nm.
Durch eine besondere Sensoranordnung wird eine, in allen drei Koordinatenachsen abbefehlerfreie
Messung gewährleistet.
Die Messachsen von drei Miniaturinterferometern mit Planspiegelreflektor zur Längenmessung schneiden
sich in dem Berührungspunkt des Antastsensors mit dem Messobjekt.
Das Messobjekt liegt direkt auf einer beweglichen Spiegelecke.
Die Position der Spiegelecke wird durch die drei fest angeordneten Miniaturinterferometer erfasst.
|
Die Positionierung der Spiegelecke erfolgt mit einem dreiachsigen elektromagnetischen
Antriebssystem. Mit zwei Winkelsensoren werden die Winkelabweichungen bei der Positionierung gemessen
und ausgeregelt. Das Licht von drei stabilisierten Lasern wird über Lichtwellenleiter aus der
Elektronikeinheit in die Interferometerköpfe übertragen. Dadurch entsteht ein kompakter und
temperaturstabiler Aufbau der Nanopositionier- und Nanomessmaschine. Das Kernstück der Elektronik
ist ein digitaler Signalprozessor (DSP), der alle eingehenden Messignale verarbeitet,
die Antriebssysteme regelt und den Messablauf steuert.
|
Sensoren für die NMM-1
Die Möglichkeit, Messungen mit Nanometergenauigkeit durchzuführen, wird in allen Phasen der Produktentwicklung und Herstellung
immer wichtiger, sei es im Prototypenbau, in der Qualitätskontrolle oder in der Prozessanalyse und Endkontrolle von Bauteilen
und Baugruppen. Beispiele finden sich bei Mikrozahnrädern, Einspritzdüsen, Presswerkzeugen, Schneidwerkzeugen oder Extrusionswerkzeugen.
Die weitere Miniaturisierung dieser Bauteile treibt die Nachfrage nach dreidimensionalen Messungen mit Nanometerpräzision voran.
Auch die Form und Maßhaltigkeit von optischen Komponenten und Oberflächen erfordert hochpräzise metrologische Geräte.
Die Nanomessmaschine NMM-1, die an der TU-Ilmenau am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik entwickelt wurde und von
Sios Meßtechnik produziert wird, bietet vielfältige Möglichkeiten zur Lösung dieser messtechnischen Herausforderungen.
Die NMM-1 besticht hierbei durch eine Auflösung von 0,1nm in einem Messbereich von 25 x 25 x 5 mm³ und kann mit
unterschiedlichsten Antastsensoren ausgerüstet werden. Die metrologischen Eigenschaften der NMM-1 werden weltweit von einigen
Staatsinstituten zur Kalibrierung von Transferstandards, beispielsweise Stufenhöhenstandards, ein- und zweidimensionalen
Gitterstandards oder Ebenheits- und Rauheitsstandards, genutzt und sind in Ringvergleichen bestätigt worden.
Das Grundprinzip der NMM-1 sah bisher nur die Nutzung eines Z-Antastsensors vor, bei dem jedem XY-Wertepaar ein Z-Antastwert
zugeordnet wird. Eine solche Messung wird auch als 2,5D-Oberflächenmessung bezeichnet. Das Antasten vertikaler Flächen ist mit
2,5D-Oberflächenmessungen jedoch nicht möglich. Auch bei stark geneigten Oberflächen, die bei Linsen oder Presswerkzeugen auftreten
können, geraten solche Messgeräte an ihre Grenzen. Um alle Anforderungen an die hochpräzise Messung von Mikrokomponenten zu erfüllen,
ist eine volle 3D-Fähigkeit notwendig.
Aufbau der NMM-1 mit Laserinterferometern
|
Die NMM-1 besteht aus einem XYZ-Führungs- und Antriebssystem, auf dem eine Zerodurspiegelecke befestigt ist.
Diese dient als Reflektor für drei fasergekoppelte Laserinterferometer. Die Laserinterferometer sind an einem thermisch stabilen
metrologischen Rahmen befestigt, der ebenfalls aus Zerodur besteht. Die drei Strahlen der Interferometer schneiden sich in einem Punkt,
in dem auch das Antastsystem platziert wird. Das Messobjekt wird auf der Spiegelecke positioniert und mit dieser bewegt. Damit ist
das Abbe’sche Komparatorprinzip für alle Achsen und Positionen erfüllt. Es besagt, dass systematische Messabweichungen aufgrund von
Führungs- und Justierfehlern vermieden werden, wenn das Messobjekt und das Tastsystem fluchtend hintereinander angeordnet werden.
Dies bildet die Präzisionsgrundlage der NMM-1. Zwei Winkelsensoren, die nach dem Autokollimationsprinzip arbeiten, messen zusätzlich
die Verkippung der Spiegelecke, die anschließend in einem geschlossenen Regelkreis über die Z-Achs-Antriebe ausgeregelt wird.
Das Antastsystem arbeitet innerhalb der Nanomessmaschine als Nullpunktindikator. Dank der offenen Schnittstellen können hier
unterschiedliche Sensoren eingesetzt werden. Aufgrund verschiedenster Untersuchungen und Erfahrungen der letzten Jahre wurde der
mechanische Aufbau angepasst. Hier wären die integrierte Gewichtskraftkompensation sowie das monolithische Design der Spiegelecke
zu nennen, die einen flexiblen Umgang mit unterschiedlichsten Messobjekten erlauben. Auch die DSP-Einheit wurde grundlegend
überarbeitet. Sie basiert jetzt auf einem schnellen 32-bit-Prozessor und wurde mit einer 4-kanaligen Interferometer-Auswerteeinheit
ausgerüstet. Dies ermöglicht die Integration eines interferometrischen Antastsensors in die NMM-1.
|
3D-Messbereich der NMM-1 und technische Daten
|
Mess- und Positionierbereich:
Auflösung:
Antastsystem:
Kabellänge zwischen Messsystem und Elektronikeinheit:
Abmessungen (H x B x T):
Laserschutzklasse nach EN 60825-1:2007: 2M |
