Ein Bottom-up Ansatz für die Radius- und Rundheitsmessung von Mikrokugeln

Die mangelnde Verfügbarkeit von präzise charakterisierten Kugeln im Submillimeterbereich schränkt derzeit die Leistungsfähigkeit von Mikro- und Nano-Koordinatenmessgeräten ein. Aus diesem Grund werden am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik der TU Ilmenau neue Ansätze zur Messung solcher Kugeln untersucht und daraus entsprechende Messverfahren entwickelt. Ein vielversprechender Ansatz basiert dabei auf einer Reihe von Oberflächenscans im Zusammenhang mit einem Stitching-Algorithmus. Als Oberflächensensor kommt zur Zeit ein Atomkraftmikroskop (AFM) im Kontaktmodus zum Einsatz. Eine rückführbare Messung erfordert eine präzise Charakterisierung der AFM-Spitzenform und deren Unsicherheit, um diesen Einfluss zu korrigieren und die Unsicherheit fortzupflanzen sowie möglichen Verschleiß der AFM-Spitze während des Messvorgangs festzustellen. Diese Aspekte fanden bisher keine Beachtung. Ausgehend von dem publizierten Stand wurde deshalb die Messstrategie und der Auswertealgorithmus durch eine geeignete Strategie zur Korrektur des Spitzenformeinflusses sowie der Ermittlung der Spitzenform erweitert. Diese wurde experimentell durch den Einsatz unterschiedlicher AFMSpitzen mit nominellen Radien von 100nm bis 2 μm an einer 300 μm-Rubin-Kugel untersucht. Im Rahmen des Beitrags werden dazu erste Ergebnisse vorgestellt und diskutiert.
Abstract: The lack of precisely characterized spheres in the sub-millimeter range currently limits the performance of micro and nano coordinate measuring machines. Thus, new strategies for measuring such spheres are being investigated and developed at the Institute of Process Measurement and Sensor Technology (TU Ilmenau). One promising approach is based on a set of surface scans in conjunction with a stitching algorithm. An atomic force microscope (AFM) in contact mode is currently used as the surface sensor. However, a traceable measurement requires the precise characterisation of the tip’s shape and its uncertainty, in order to correct for its influence and to propagate the uncertainty as well as to detect possible wear of the tip during the measurement process. So far, these aspects have largely been ignored. The already published measurement strategy and evaluation algorithm has, therefore, been extended to correct for the influence of the tip’s shape and to characterise it. It was investigated experimentally on a 300 μm-ruby-sphere by using different AFM tips with nominal radii ranging from 100nm to 2 μm. Within this contribution, these initial results are being presented and discussed.

Angaben zum Objekt

• Standort: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Umfang: Online-Ressource
• Sprache: Deutsch

Verweise und Beziehungen

• Erschienen in: Ein Bottom-up Ansatz für die Radius- und Rundheitsmessung von Mikrokugeln ; volume:89 ; number:s1 ; year:2022 ; pages:101-106 ; extent:6 ; Technisches Messen ; 89, Heft s1 (2022), 101-106 (gesamt 6)

Beteiligte, Orts- und Zeitangaben

• Urheber: Oertel, Erik ; Manske, Eberhard

Weitere Informationen

• DOI: 10.1515/teme-2022-0073
• URN: urn:nbn:de:101:1-2022082914325436852914
• Rechteinformation: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Letzte Aktualisierung: 15.08.2025, 07:26 MESZ