Miniaturisiertes Weißlicht-Interferometer mit hoher Messfrequenz für die absolute Abstandsmessung

Bosbach, Christof; Pfeifer, Tilo

doi:HT013698210

Miniaturisiertes Weißlicht-Interferometer mit hoher Messfrequenz für die absolute Abstandsmessung

Bosbach, Christof (Author)

2003

VerantwortlichkeitsangabeChristof Bosbach

ImpressumAachen : Shaker 2003

UmfangIII, 138 S. : Ill., graph. Darst.

ReiheBerichte aus der Produktionstechnik ; 2003,13

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2003

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Pfeifer, Tilo (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2003-02-17

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-5791
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61551/files/Bosbach_Christof.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Abstandsmessung (Genormte SW) ; Absolutmessung (Genormte SW) ; Interferometer (Genormte SW) ; Weißes Licht (Genormte SW) ; Hochfrequenzmessgerät (Genormte SW) ; Miniaturisierung (Genormte SW) ; Physik (frei) ; Interferometrie (frei) ; Weißlicht (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Thema der vorliegenden Arbeit ist die Konzeptionierung und Entwicklung eines miniaturisierten Weißlicht-Interferometers für die absolute Abstandsmessung mit hoher Messfrequenz. Ausgangspunkt der Arbeit sind konkrete Vorgaben hinsichtlich Messbereich, Arbeitsabstand, Auflösung etc., die das System aus Sicht des Anwenders charakterisieren. Aus der Betrachtung des Stands der Technik wird deutlich, dass die Forderungen nur von faseroptischen Systemen erreicht werden kann. Jedoch zeigt der Stand der Technik, dass vorhandene Systeme die aufgestellten Forderungen nicht erfüllen können. Die Arbeit befasst sich somit mit der theoretische Untersuchung verschiedener Messprinzipien hinsichtlich ihrer Eignung für das angestrebte Messsystem. Hierbei stellte sich das Prinzip der Frequenz- und Wellenlängenmodulation, welches das Verfahren der Weißlicht-Interferometrie bzw. des Kohärenz-Radars einschließt, vor dem Hintergrund des Anwendungsspektrums als geeignet heraus. Basierend auf dem Stand der Technik und dem ausgewählten Messprinzip wird für die Entwicklung des Sensors vier Schwerpunkte in der vorliegenden Arbeit betrachtet. 1. Auslegung eines miniaturisierten Fabry-Perot-Interferometers als Geber-Interferometer mit integrierter Optik zur Kollimation des Messstrahls. 2. Betrachtung der Wechselwirkung der Strahlung mit der Messobjektoberfläche, um Einflüsse durch Polarisations- und Beugungseinflüsse auf das Messergebnis zu ermitteln. Sowie Prüfung des unterschiedlichen Reflexionsverhaltens von Objektoberflächen und dessen Auswirkungen auf die Funktion des Systems. 3. Entwicklung eines elektronischen Scanners, so dass alle mechanisch bewegten Teile eliminiert werden können. Ziel ist eine deutliche Messfrequenzsteigerung, die nur noch durch die Eigenschaften des eingesetzten Sensors beschränkt wird. 4. Auslegung der weiteren optischen Komponenten mit besonderem Augenmerk auf die Auswahlkriterien für den Detektor.

The presented dissertation deals with the conception and development of miniaturized white-light interferometry for absolute distance measurement. Initial point of the work is the definition of measurement range, working distance, resolution etc. This is important for chracterise the system from the point of view of the user. Looking at the state of the art it becomes clear that only fiber-optical system can reach the tasks. But it becomes also clear, that existing measuring systems are not aible to reach the defined requirements. So the next point of the work is the analysis of the theoretical base of different measurement principles regarding the ability for the target of a miniaturized measurement system. Here the princip of frequency- and wave-modulation is appropiate. The modulation form includes also the white-light interferometry. Based on the state of the art and the measurement princip four priorities are selected. 1. Design of miniaturised Fabry-Perot-interferometer as the sensor tip with integrated optics for collimating the sensor beam. 2. Anaylsis of the interaction between beam and surface of the measurement object, for investigate the effect of polarisation and diffraction. As well as the investigation of different reflexion attidudes of the surface influencing the function of the system. 3. Development of an electronical scanner for eliminating all mechanical moved parts. Goal is a significant higher measuring frequency only depending on the used sensor. 4. Construction of further optical components with a special focus on the interaction with the selcted sensor type.

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