Faseroptische interferometrische Rauheitsmesstechnik

In der modernen industriellen Fertigung, vor allem in der Automobiltechnik, der Mikrosystemtechnik und der Medizintechnik, geht ein starker Trend hin zu immer filigraneren und komplexeren Strukturen. Aussagekräftige Größen zur Beschreibung von Bauteiloberflächen sind, neben Maßen und Formtoleranzen, Welligkeit und Rauheit, die gemeinsam die Feinstruktur der Oberfläche bestimmen. Die konventionelle Rauheitsmesstechnik ist von taktilen Verfahren, wie z. B. dem Tastschnittverfahren, geprägt. Durch den Kontakt zwischen der entlang einer Linie über die Oberfläche fahrenden Diamantspitze und der Bauteiloberfläche kann diese jedoch deformiert oder beschädigt werden. Fehlereinflüsse durch den Verschleiß der Tastspitze erfordern eine kontinuierliche Prüfmittelüberwachung und durch die geringe Verfahrgeschwindigkeit liegt eine geringe räumliche und zeitliche Informationsdichte vor. Da taktile Verfahren allerdings ein noch weit verbreiteter Standard in der Oberflächenprüfung sind, genießen sie vor allem in der Industrie einen sehr hohen Akzeptanzgrad.

Alternativ werden zur Rauheitsprüfung zunehmend auch optische Messverfahren eingesetzt, wie die Weißlichtinterferometrie, Konfokalmikroskopie und chromatisch-konfokale Sensoren. Viele Anwendungen, insbesondere in der produktionsnahen 100-Prozent-Prüfung, erfordern berührungslose und schnelle Messungen, die nur von entsprechenden optischen Systemen durchgeführt werden können. Flächig messende Verfahren wie die Weißlichtinterferometrie oder Mikroskopie sind ohne spezialisierte Stitchingverfahren beschränkt auf ebene Oberflächen. Zudem sind diese Verfahren im Allgemeinen sehr langsam, sodass Messungen einer Fläche von einem Quadratzentimeter oft mehrere Minuten dauern können. Vorteilhaft ist hier die Möglichkeit, auch flächige Rauheitsparameter nach ISO 25178 bestimmen zu können.

Um solche Messaufgaben lösen zu können, entwickelt das Fraunhofer IPT optische Messsysteme mit miniaturisierten faseroptischen Sonden. Die hierzu verwendeten Abstandsmesssysteme basieren auf Spektrometern, wie sie auch in der verfahrensverwandten optischen Kohärenztomographie eingesetzt werden.

Den vollständigen Beitrag können Sie im »Leitfaden zur optischen 3D-Messtechnik« nachlesen.