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tm - Technisches Messen

Plattform für Methoden, Systeme und Anwendungen der Messtechnik

[TM - Technical Measurement: A Platform for Methods, Systems, and Applications of Measurement Technology
]

Editor-in-Chief: Puente León, Fernando / Zagar, Bernhard


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ISSN
2196-7113
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Volume 86, Issue s1

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Erfassung von Formabweichungen rotierender optischer Flächen mit linien-scannendem Interferometer, Echtzeitauswertung und Achsabweichungskompensation / Detection of form deviations of rotating optical surfaces with line-scanning interferometer, real-time evaluation and compensation of scan axis deviations

Jörg Riebeling
  • Corresponding author
  • Fachgebiet Messtechnik, Fachbereich Elektrotechnik/Informatik, Universität Kassel, Wilhelmshöher Allee 71, Kassel, Germany
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/ Igor Wellem
  • Fachgebiet Messtechnik, Fachbereich Elektrotechnik/Informatik, Universität Kassel, Wilhelmshöher Allee 71, Kassel, Germany
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  • Fachgebiet Messtechnik, Fachbereich Elektrotechnik/Informatik, Universität Kassel, Wilhelmshöher Allee 71, Kassel, Germany
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/ Gerd Ehret
Published Online: 2019-08-27 | DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2019-0049

Zusammenfassung

Im Rahmen dieses Beitrages wird die Weiterentwicklung eines Michelson-Interferometer- Aufbaus [3, 4] zur Messung von Formabweichungen rotierender Messobjekte vorgestellt. Das Interferometer nutzt eine sinusförmige Weglängenmodulation im Referenzarm, um Oberflächen rotierender Messobjekte mithilfe einer Zeilenkamera zu erfassen. Der Sensor wurde um zwei zusätzliche interferometrisch messende Punktsensoren erweitert, welche gegenüber einer bekannten Referenzfläche sowohl stochastische als auch systematische Abweichungen der Rotationsbewegung mit einer minimalen Messunsicherheit von unter 1nm erfassen können [7, 8] und so den Einsatz einer kostengünstigen Rotationsachse ermöglichen. Aus den Messdaten der Punktsensoren werden in Echtzeit relative Abstandswerte errechnet. Diese werden gespeichert und nach der Messung zur Korrektur der ebenfalls in Echtzeit ermittelten Höhenwerte des Liniensensors verwendet. Ergebnisse einer Messung unter Verwendung einer Rotationsachse mit starken stochastischen Höhenabweichung werden sowohl mit als auch ohne Korrektur anhand der Punktsensorergebnisse gezeigt. Ein optimiertes mechanisches Design wird vorgestellt, welches durch eine reduzierte Anzahl mechanischer Komponenten die Empfindlichkeit des Sensors gegen äußere Störeinflüsse reduziert.

Abstract

In this contribution we present a revision of a low-cost Michelson interferometric setup [3, 4] to measure form deviations of rotating optical surfaces. The setup uses a line-scan camera and a sinusoidal path length modulation of the reference path to capture the surface of rotating mesaurement samples. The setup is extended by two interferometric point sensors that provide a repeatability of less than 1 nm [7, 8]. These sensors measure systematic and stochastic deviations of the specimen’s positioning induced by the rotational axis of the object stage with respect to a well-known reference surface, enabling the use of a cost-efficient rotation axis. The data recorded by these sensors is evaluated and stored in real-time to correct the positioning errors in the measured topography data of the line-sensors obtained during the rotational scanning procedure. Results with and without the compensation of the run-out of a measurement using a cost-efficient rotational axis are presented. An optimized mechanical design is introduced that decreases the sensitivity of the sensor to vibrations by reducing the amount of individual mechanical componentes.

Schlüsselwörter: Interferometrie; Formmessung; Echtzeit- Auswertung; Phasenschiebende Interferometrie

Keywords: Interferometry; form measurement; real-time evaluation; phase shifting interferometry

About the article

Published Online: 2019-08-27

Published in Print: 2019-09-01


Citation Information: tm - Technisches Messen, Volume 86, Issue s1, Pages 92–96, ISSN (Online) 2196-7113, ISSN (Print) 0171-8096, DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2019-0049.

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