Messbarkeitsgrenzen der Speckle-Fotografie bei In-Prozess-Verformungsmessungen hochdynamischer Fertigungsprozesse

Andreas Tausendfreund, Dirk Stöbener, Andreas Fischer
  1. Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft, Universität Bremen

tau [at] bimaq [dot] de

Die Speckle-Fotografie ermöglicht die präzise Messung von Verformungsfeldern. Bei hochdynamischen Fertigungsprozessen wie z.B. dem Fräsen waren jedoch aufgrund der schnellen Bewegung der Verformungsfelder mit Geschwindigkeiten bis 10 m/s und der erforderlichen Auflösung < 20 nm bislang nicht möglich. Eine In-Prozess-Messung der elastischen und plastischen Werkstückverformungen ist aber essentiell, um zu einem grundlegenden Prozessverständnis zu gelangen. Der Beitrag behandelt deshalb die Leistungsfähigkeit und die Grenzen der Speckle-Fotografie am Beispiel des Einzahnumfangsfräsens. Es wird gezeigt, dass prinzipiell Deformationen bis 1 nm auflösbar sind, wobei mit dem aktuellen Messsystemaufbau 10 nm erreicht werden. Die laterale Auflösung des Messverfahrens ist hierbei lediglich durch das Beugungslimit begrenzt. Messergebnisse demonstrieren schließlich die Eignung der Speckle-Fotografie für hochdynamische Fertigungsverfahren. Im Ergebnis eröffnen die Fortschritte im Bereich der Lasertechnik, der Datenrate von Hochgeschwindigkeitskameras und der Rechenleistung von Computern neue Einsatzgebiete der Speckle-Fotografie für die In-Prozess-Analyse und -Regelung von Fertigungsprozessen.

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  author     = {Tausendfreund, Andreas and Stöbener, Dirk and Fischer, Andreas},
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  booktitle  = {DGaO-Proceedings 2017},
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  publisher  = {Deutsche Gesellschaft für angewandte Optik e.V.},
  year       = {2017},
  pages      = {B5},
  langid     = {ngerman},
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118. Jahrestagung der DGaO · Dresden · 2017