Erweiterung der Einsatzgrenzen von Sensoren für die Mikro- und Nanomesstechnik durch dynamische Sensornachführung unter Anwendung nanometeraufgelöster elektrischer Nahfeldwechselwirkung:
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 STAND DER TECHNIK 4
2.1 STAND DER TECHNIK IN DER MIKROMESSTECHNIK 4
2.1.1 TAKTILE SENSOREN ALLGEMEIN 4
2.1.2 MIKROTAKTILE SYSTEME 5
2.1.3 TASTSCHNITTGERAETE, PROFILOMETER 11
2.1.4 OPTISCHE MESSVERFAHREN 13
2.1.5 RASTERSONDENVERFAHREN 17
2.1.6QUASITAKTILER 3D NAHFELDSENSOR 19
2.1.7 POSITIONIERSYSTEME 20
2.2 MESSAUFGABEN 21
2.3 DEFIZITE DER HEUTIGEN MESSTECHNIK 25
3 WISSENSCHAFTLICHER ANSATZ 28
4 SIMULATION DES ROTATIONSPRINZIPS 31
4.1 MODELL UND LOGIK 31
4.2 ERSTELLTE SOFTWAREUMGEBUNG 35
4.3 STRATEGIEN UND ALGORITHMEN 37
4.4 ERGEBNISSE TEIL 1: SIMULATIVE BEWERTUNG DES ROTATIONSVERFAHRENS 40
4.4.1 TESTSTRUKTUREN 40
4.4.2 NEBENEFFEKTE UND SONDERFAELLE 44
4.4.3 BEWERTUNG DES ROTATIONSPRINZIPS AUF BASIS DER SIMULATION 46
5 PLANUNG DER PROTOTYPISCHEN REALISIERUNG 48
5.1 NANOKOORDINATENMESSGERAET NMM-1 48
5.2 PLANUNG DER ROTATIONSKINEMATIK 50
5.2.1 UNTERSUCHTE KINEMATISCHE KETTEN 51
5.2.2 MESSTECHNISCHE UEBERPRUEFUNG EINER PARALLELKINEMATIK 58
5.2.3 GESTAPELTE DREHACHSEN 60
5.3 PLANUNG DES SENSORS 63
5.3.1 BAUGRUPPEN DES QUASITAKTILEN SENSORS 64
5.3.2 ENTWICKLUNG DER SENSORELEKTRONIK 66
5.3.3 SPANNUNGSVERSORGUNG 71
5.3.4 LEISTUNGSEVALUATION 72
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II
INHALTSVERZEICHNIS
6 AUFBAU DES PRUEFSTANDES 74
6.1 MECHANISCHE INTEGRATION DER ROTATIONSKINEMATIK 74
6.2 ELEKTRISCHE UND INFORMATIONSTECHNISCHE INTEGRATION 76
6.2.1 ERSTELLTE PROGRAMMROUTINEN 77
6.2.2 ANSTEUERUNG EINES KARTESISCHEN ROTATIONSWINKELS 78
6.3 INTEGRATION ELEKTRISCHER SENSOR 81
6.3.1 ELEKTROMECHANISCHE INTEGRATION 81
6.3.2 SOFTWARESEITIGE INTEGRATION 83
6.3.3 SCANNING UND EINZELPUNKTANTASTUNG 84
6.4 ABLAUFSTEUERUNG 85
7 KORREKTION SYSTEMATISCHER ABWEICHUNGEN DER ROTATIONSKINEMATIK 86
7.1 IN-SITU KALIBRIERKONZEPT 87
7.1.1 BESTIMMUNG DES ANTASTPUNKTES MITTELS KALIBRIERARTEFAKT 87
7.1.2 ERFASSUNG DER POSITIONSABWEICHUNG IM WERKSTUECKKOORDINATENSYSTEM
....88
7.1.3 EINMESSEN MIT DEM ELEKTRISCHEN SENSOR 89
7.1.4 MESSABLAUF UNTER VERWENDUNG DES KORREKTURFELDES 90
7.1.5 KALIBRIERARTEFAKT 91
8 ERGEBNISSE TEIL 2: MESSUNGEN MIT DEM PROTOTYP 93
8.1 AUFZEICHNUNG DES KALIBRIERFELDES 93
8.2 GENAUIGKEIT UND PRAEZISION DER WINKELADRESSIERUNG 94
8.3 MESSUNGEN MITTELS SENSORROTATION 97
8.3.1 PRUEFKOERPER 97
8.3.2 KONFIGURATION WAEHREND DER MESSUNG 98
8.3.3 MESSUNG DER KALIBRIERKUGEL 98
8.3.4 MESSUNG DER GEKIPPTEN EBENEN 99
8.3.5 DETAILBETRACHTUNG DER VERBESSERUNG 100
8.4 GRENZEN DES VERFAHRENS UND BEWERTUNG DER UNSICHERHEIT 101
8.5 RUECKFUEHRUNG DER ERGEBNISSE AUF DIE SIMULATION 107
9 ZUSAMMENFASSUNG 109
10 LITERATURVERZEICHNIS 112
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