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Optisches Messverfahren zur Analyse von Freiformflächen


Kurzfassung

Sensorgestützte Analyse im Nanometerbereich

 

Um gekrümmte reflektierende Oberflächen berührungslos​ charakterisieren zu können, sind technisch aufwendige und zeitintensive Bewegungsanordnungen zur Positionierung des Sensors oder diverse Sensoren erforderlich.

Das neuartige und zum Patent angemeldete Messsystem nutzt nicht-parallel verlaufende Prüfstrahlen in verschiedenen Messpositionen, deren Messungen zueinander in Relation gesetzt werden, so dass Kalibrierungen etc. nicht nötig sind. Die Form des Prüflings kann mit einer Messgenauigkeit im Nanometerbereich vermessen werden.

Das Verfahren ist für Oberflächen mit starken Krümmungen​ und großen Steigungswinkeln geeignet, z. B. Asphären, Freiformflächen, LED-Optiken oder hochgenaue reflektierende Komponenten bei PKWs.


Hintergrund

Die Messung von optischen oder geometrischen Eigenschaften von gekrümmten reflektierenden Oberflächen stellt die optischen Messverfahren vor große Schwierigkeiten. Um die Flächen berührungslos charakterisieren zu können, sind technisch aufwendige und zeitintensive Bewegungsanordnungen zur Positionierung des Sensors oder diverse Sensoren erforderlich.


Bilder & Videos


Lösung

Die Professoren Friedrich Fleischmann und Thomas Henning entwickeln am Institut „i3m“ der Hochschule Bremen ein neuartiges und zum Patent angemeldetes Messsystem für die optische Analyse von stark gekrümmten Oberflächen und Freiformflächen. Hierzu werden nicht-parallel verlaufende Prüfstrahlen in verschiedenen Messpositionen auf einen Prüfling gerichtet und reflektiert. Mindestens zwei Prüfstrahlen werden von einem Sensor detektiert. Durch Verfahren oder Zu- und Abschalten von Prüfstrahlen wird die gesamte Oberfläche vermessen. Die Messungen werden zueinander in Relation gesetzt, so dass Kalibrierungen etc. nicht nötig sind. Die Form des Prüflings kann mit einer Messgenauigkeit im Nanometerbereich vermessen werden.

Für die Entwicklung eines Prototyps wird aktuell nach einem industriellen Partner gesucht.


Vorteile

  • Berührungslose Vermessung der Geometrie reflektierender Oberflächen
  • Geeignet für Oberflächen mit starken Krümmungen und großen Steigungswinkeln
  • Einfache und robuste Bauweise
  • Keine Kalibrierung des Systems erforderlich
  • Keine aufwendige Positionierung erforderlich, da das Verhältnis der Messpunkte zueinander detektiert wird
  • Messgenauigkeit im Nanometerbereich

Eine Integration der Erfindung in Produktionsanlagen wäre ebenso möglich wie eine Anwendung als eigenständiges Messgerät. Das Verfahren kann überall dort angewendet werden, wo Geometrie von Freiformflächen mit starken Krümmungen gemessen werden sollen. Beispiele sind Asphären, Freiformflächen, LED-Optiken oder hochgenaue reflektierende Komponenten bei PKWs. Die Entwicklung ist auch interessant für Hersteller von Sensoren oder von optischen Messsystemen, aber auch im Formenbau, 3D-Druck oder für Hersteller von Bearbeitungsgeräten für optische Gläser.


Anwendungsbereiche

Optische Messtechnik, Qualitätssicherung


Service

Lizenzierung, Verkauf, Kooperation und Weiterentwicklung


InnoWi GmbH

Dr.-Ing. Jens Hoheisel
0421 96007-15
jens.hoheisel@innowi.de
www.innowi.de
Adresse
Fahrenheitstraße 1
28359 Bremen



Entwicklungsstand

Demonstrationsexemplar


Patentsituation

  • DE 10 2016 209 091 A1 anhängig
  • WO 2017/202925 A1 anhängig

Stichworte

Berührungsloses Messen, reflektierende Oberflächen, Freiformflächen, gekrümmte Flächen

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Kontakt | Geschäftsstelle

TechnologieAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr