Berührungsloser Sensor misst nanometergenau

Sensor mit Winkelumlenkung im Vergleich zu einer Centmünze.

Der auf optischen Prinzipien beruhende miniaturisierte Sensor verspricht spürbare Verbesserungen für die fertigungsnahe Qualitätskontrolle. Das System basiert auf einem konfokal-chromatischen Punktsensor, bestehend aus einer mikrooptischen Sonde geringer Masse, die auch in Bohrungen kleiner 1,5 mm eingeführt werden kann.

Als Lichtquelle dient eine Superlumineszenzdiode, die in eine lichtleitende Faser eingekoppelt wird. Am Ende der optischen Faser befindet sich der Sensorkopf mit Mikroobjektiv, das, obwohl mit allen für die Messung von Abstandsänderungen erforderlichen optischen Komponenten, kleiner als eine Kugelschreibermine ist.

Je nach Messaufgabe, kann der Aufbau variiert werden: Für die Vermessung von Geometrien komplexer Flächen, wie z.B. asphärischer Linsen oder Freiformoptiken, erfolgt die Abstandsmessung in Faserrichtung. Für die Messung von Rundheiten oder die Zylindrizität einer Bohrung, wird der Lichtstrahl im Sensorkopf um 90° umgelenkt. Dem begrenzenden Verhältnis von Messbereich zu Auflösung kann durch eine dynamische Nachführung des Sensors begegnet werden. Mit dem Sensor können selbst Differenzen im Nanometerbereich genau detektiert werden.

Der serientaugliche "Hybride mikrooptische Sensor" findet mögliche Anwendungsbereiche vor allem im Automobilbau, Präzisionsmaschinenbau, in der optischen Industrie sowie in der Mikrosystemtechnik. Er wurde im Rahmen des BMBF-Verbundprojektes HymoSens realisiert und während des neu installierten PhotonicNet-Arbeitskreises "Optische Sensorik zur Geometrieerfassung" Ende März in Göttingen vorgestellt.

Das miniaturisierte Messprinzip mit umgelenktem Lichtstrahl, ergänzt durch die dynamische Nachführung der Sonde wurde inzwischen zum internationalen Patent angemeldet.

MEDICA.de; Quelle: PhotonicNet GmbH Kompetenznetz Optische Technologien