Entwicklung einer interferometrischen Messmethode zur Bestimmung des Passfehlers optischer Funktionsflächen in Fertigungsmaschinen
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Aachen
Shaker
2006
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PASSFEHLERS OPTISCHER FUNKTIONSFLAECHEN IN FERTIGUNGSMASCHINEN VON DER
FAKULTAET FUER MASCHINENWESEN DER RHEINISCH-WESTFAELISCHEN TECHNISCHEN
HOCHSCHULE AACHEN ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES DOKTORS
DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN GENEHMIGTE DISSERTATION VORGELEGT VON
DIPLOM-PHYSIKER DIRK DOERNER AUS LEVERKUSEN BERICHTER: UNIV.-PROF.
DR.-ING. DR.H.C. (BR) PROF. H.C. (TJ) DR.H.C. TILO PFEIFER UNIV.-PROF.
DR.-ING. ROBERT HEINRICH SCHMITT TAG DER MUENDLICHEN PRUEFUNG: 14. JULI
2006 INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 2 STAND DER TECHNIK 5 2.1
PROZESSKETTENORIENTIERTE MESSTECHNIK 5 2.2 APPLIKATIONEN KOMPLEXER
OPTIKKOMPONENTEN 6 2.3 PROZESSKETTEN ZUR HERSTELLUNG VON
OPTIKKOMPONENTEN 9 2.3.1 DIREKTFERTIGUNG VON OPTISCHEN KOMPONENTEN 10
2.3.2 REPLIKATION VON OPTISCHEN KOMPONENTEN // 2.3.3
FERTIGUNGSMESSTECHNIK ALS QUERSCHNITTSFUNKTION 12 2.4 FORDERUNGEN AN
EINE MASCHINENINTEGRIERTE MESSTECHNIK 13 2.5 DEFINITION DES PASSFEHLERS
NACH DIN ISO 10110-5 15 2.6 MESSTECHNISCHE CHARAKTERISIERUNG VON
OPTISCHEN FUNKTIONSFLAECHEN 17 2.6.1 REFLEXIONSEIGENSCHAFTEN SPIEGELNDER
OBERFLAECHEN 18 2.6.2 TASTSCHNITTGERAET 18 2.6.3 RASTERKRAFTMIKROSKOP 19
2.6.4 AUTOFOKUSSENSOR 20 2.6.5 CHROMATISCHER SENSOR 20 2.6.6 KONFOKALER
SENSOR. 21 2.6.7 WEISSLICHTINTERFEROMETRIE 22 2.6.8 DEFLEKTOMETRISCHE
VERFAHREN 23 2.6.9 INTERFEROMETRISCHEFORMPRUEFVERFAHREN 25 2.6.10
STITCHING-INTERFEROMETRIE 27 2.6.11 RUECKFUEHRUNG UND KALIBRIERUNG VON
ULTRAPRAEZISEN MESSTECHNOLOGIEN 28 2.7 AUSWAHL DES MESSPRINZIPS ZUR
MASCHINENINTEGRATION 31 2.8 FERTIOUNGSNAHE ANWENDUNGEN DER
INTERFEROMETRISCHEN FORMPRUEFUNG 34 2.9 FAZIT 35 3 ZIELSETZUNG 37 3.1
KONZEPT FUER DIE ENTWICKLUNG DER INTERFEROMETRISCHEN MESSMETHODE 37 4
ANWENDUNG DER PHASENSCHIEBETECHNIK IN DER FERTIGUNG 39 4.1
MASCHINENINTEORIERTER EINSATZ EINES TWYMAN-GREENINTERFEROMETERS 39 4.1.1
DREHMASCHINE ZUR FERTIGUNG VON FORMEINSAETZEN 40 4.1.2 SPRITZGIESSMASCHINE
ZUR REPLIKATION VON KUNSTSTOFFOPTIKEN 45 4.2 EINFLUSS VON
BEARBEITUNGSFLUESSIGKEITEN 51 4.3 FAZIT : 56 5 MODELLGESTUETZTE SIMULATION
VON EXTERNEN STOERGROESSEN 59 5.1 KONZEPTION DER SIMULATIONSUMGEBUNG 59 5.2
EINFLUSS DES FERTIGUNOSUMFELDS AUF DIE INTERFEROMETRISCHE FORMPRUEFUNO 61
5.2.1 EINFLUSS ELEKTRISCHER FELDER AUF DEN BRECHUNGSINDEX 62 5.2.2
EINFLUSS MAGNETISCHER FELDER AUF DEN BRECHUNGSINDEX 63 5.2.3
KLIMABEDINGTER EINFLUSS AUF DEN BRECHUNGSINDEX 64 5.2.4 AENDERUNG DES
BRECHUNGSINDEXES WAEHREND DER MESSUNG ?RZ. 69 5.2.5 EINFLUSS VON
VIBRATIONEN AUF DIE FORMPRUEFUNG 69 5.2.6 BEWERTUNG DER EINFLUSSGROESSEN 76
5.3 MODELLIERUNG VON VIBRATIONEN ALS MASSGEBLICHE STOERGROESSE 77 5.3.1
ENTWICKLUNG DES MATHEMATISCHEN MODELLS 77 5.3.2 VALIDIERUNG MIT
EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN 79 INHALTSVERZEICHNIS 5.3.3 STRATEGIEN
ZUR KOMPENSATION DES VIBRATIONSEINFLUSSES 84 5.4 FAZIT 85 6
TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNG UND ANWENDUNG 87 6.1 RAHMENBEDINGUNGEN DER
TECHNOLOGISCHEN ENTWICKLUNG 87 6.2 EINDEUTIGE PHASENAUSWERTUNG EINZELNER
INTERFERENZMUSTER 88 6.2.1 MODULATION DES INTERFERENZMUSTERS MIT EINER
TRAEGERFREQUENZ 88 6.2.2 RAEUMLICHE PHASENSCHIEBUNG (SCPS) 89 6.2.3
TRAEGERFREQUENZVERFAHREN (SCPM) 90 6.2.4 BEWERTUNG UND FESTLEGUNG DER
MESSSTRATEGIE 92 6.3 REALISIERUNG DER MESSTECHNOLOGIE 93 6.3.1 AUSLEGUNG
UND FERTIGUNG EINER REFERENZGEOMETRIE 93 6.3.2 FILTERFUNKTION ZUR
DATENVERARBEITUNG IM FREQUENZRAUM 94 6.3.3 EINFLUSS DER BANDBREITE DER
FILTERFUNKTION 97 6.3.4 VALIDIERUNG DER FFT-BASIERTEN MESSTECHNOLOGIE 98
6.3.5 KONZEPT ZUR AUTOMATISIERUNG 99 6.4 UNTERSUCHUNG ZUR ANFAELLIGKEIT
GEGENUEBER VIBRATIONEN 99 6.5 ANWENDUNG IN DER SPRITZGIEBMASCHINE 101 6.6
ZWISCHENFAZIT .: 105 6.7 ERHOEHUNG DER DURCHOAENGIGKEIT VON MESSDATEN
ENTLANG DER PROZESSKETTE 105 6.7.1 DEFINITION UND FERTIGUNG VON
TESTMARKEN 106 6.7.2 UNTERSUCHUNGEN ZURDETEKTIERBARKEIT DER TESTMARKEN
107 6.7.3 FESTLEGUNG DER REFERENZMARKEN HO 6.7.4 ANWENDUNG DER
REFERENZMARKE AUF EINEM FORMEINSATZ FUER KUNSTSTOFFOPTIKEN 111 6.8 FAZIT
113 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 115 8 LITERATUR 119 8.1 FREMDE
VEROEFFENTLICHUNGEN 119 8.2 EIGENE VEROEFFENTLICHUNGEN 131
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