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Optisches Koordinatenmessgerät für die Produktionslinie

Schnelle, vollflächige Vermessung großer Bauteile bis in den Submikrometer-Bereich
Optisches Koordinatenmessgerät für die Produktionslinie

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Holographische Sensorsysteme wie das am Fraunhofer IPM entwickelte Holocut können heute schon interferometrisch präzise Messungen innerhalb anspruchsvoller Mehrachssysteme (z. B. Werkzeugmaschinen) durchführen. Mit den Entwicklungen im Projekt MIAME werden erstmals auch interferomertrische Absolutmessungen möglich – das fehlende Puzzlestück zur optischen Koordinatenmessmaschine. Bild: Holger Kock/Fraunhofer IPM
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Gemeinsam mit der Professur „Optische Systeme“ der Universität Freiburg arbeiten Fraunhofer IPM und Fraunhofer IAF an der Entwicklung eines neuartigen Koordinatenmessgeräts: Anstatt Bauteile taktil zu vermessen, soll das Gerät optische Methoden nutzen und damit erstmals Bauteile bis in den Meterbereich vollflächig, schnell und hochgenau direkt in der Produktionslinie vermessen können.

Ende Juli fiel der Startschuss für das Projekt MIAME (Mikrometer auf Meter), in dem die Fraunhofer-Institute IFM (Institut für Physikalische Messtechnik) und IAF (Institut für Angewandte Festkörperphysik) gemeinsam mit dem Lehrstuhl „Optische Systeme“ der Universität Freiburg das weltweit erste optische Koordinatenmessgerät zur vollflächigen Vermessung großer Objekte im Metermaßstab entwickeln. Mit dem System sollen Bauteile in der Produktionslinie schnell und mit Genauigkeiten im Sub-Mikrometerbereich vermessen werden.

Koordinatenmessgeräte prüfen die Maßhaltigkeit von Bauteilen mit sehr hoher Präzision. Sie sind ein wichtiges Instrument der Fertigungsmesstechnik und damit der Qualitätssicherung vor allem in innovativen Branchen wie beispielsweise im Maschinenbau, in der Automobil- oder der Luft- und Raumfahrtindustrie. Stand der Technik sind taktile Koordinatenmessgeräte. Solche Geräte nutzen einen Messkopf, der mithilfe eines Verfahr- und Positionierungssystems die Bauteiloberfläche an verschiedenen Punkten antastet. Die dabei gemessenen räumlichen Koordinaten geben Aufschluss über wichtige geometrischen Größen wie z. B. Längen, Ebenheiten oder Winkel. Messungen mit taktilen Koordinatenmessgeräten sind typischerweise sehr zeitintensiv, erfolgen in separaten Messräumen und sind daher nur stichprobenartig möglich.

Bis zu 500 Millionen 3D-Punkte pro Sekunde erfassen

Ziel des Forschungsprojekts MIAME, das über drei Jahre läuft, ist ein optisches, berührungslos arbeitendes Koordinatenmessgerät, das komplex geformte Bauteile von einer Größe bis in den Meterbereich vollflächig in der Linie sub-mikrometergenau vermisst. Kernstück der Entwicklung ist ein digital-holographischer Sensor mit einer neuartigen Laserlichtquelle auf Basis von Flüstergalerie-Resonatoren. Die Lichtquelle soll schnell und exakt zwischen verschiedenen Wellenlängen schaltbar sein, was in Kombination mit digitaler Mehrwellenlängen-Holographie erstmals interferometrische Messungen mit bis zu einem Meter Eindeutigkeit ermöglicht. Integriert in Mehrachs-Handling-Systeme, soll das Sensorsystem bis zu 500 Millionen 3D-Punkte pro Sekunde erfassen – mit einer Einzelpunktgenauigkeit von besser als 0,1 µm und einem Eindeutigkeitsbereich von bis zu 1000 mm.

Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
www.ipm.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
Georges-Köhler-Allee 301
D-79110 Freiburg
Internet: www.ipm.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Tullastraße 72
D-79108 Freiburg
Telefon: +49 761 5159–0
E-Mai: info@iaf.fraunhofer.de
Internet: www.iaf.fraunhofer.de

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