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Prozessüberwachung: Bidirektionaler Sensor misst Form und Rauheit von Wellen inline

Aachen | Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT hat einen interferometrischen Abstandssensor entwickelt, der geometrische Eigenschaften von Wellen, zum Beispiel Nocken- oder Kurbelwellen, mit Sub-Mikrometer-Genauigkeit absolut messen kann. Der kompakte Sensorkopf »bd-1« lässt sich problemlos in Wellen-Messmaschinen integrieren und erfasst neben geometrischen Merkmalen auch die Oberflächenrauheit.

Form- und Rauheitsmessung an einer Nockenwelle bewältigt der Sensor bd-1 mit hoher Frequenz und höchster Präzision. (Bild: Fraunhofer ILT) Form- und Rauheitsmessung an einer Nockenwelle bewältigt der Sensor bd-1 mit hoher Frequenz und höchster Präzision. (Bild: Fraunhofer ILT)

Der bidirektionale optischen Sensor kann sowohl die Form als auch die Rauheit von Wellen inline messen. Er benötigt nur einen Bruchteil des Bauraumes, der von Triangulationssensoren beansprucht wird. Sein Name geht auf den Begriff »bidirektional« zurück und bedeutet, dass der Laserstrahl auf ein und demselben Weg hin- und zurückläuft. Im direkten Vergleich mit herkömmlichen Triangulationssensoren hat bd-1 dem Fraunhofer-ILT zufolge einen wesentlich geringeren Linearitätsfehler.

Messen kann er alle Arten von Oberflächen, auch feingeschliffene, glänzende und spiegelnde, deren Erfassung mit anderen optischen Sensoren problematisch ist. Darüber hinaus wird während der Messung von Formabweichungen an drehenden Wellen zusätzlich die Oberflächenrauheit erfasst, wodurch zusätzliche Prozessschritte zur Vermessung mit Rauheitsmessgeräten entfallen. Der bd-1 erkennt Formabweichungen und die mikroskopische Oberflächenstruktur der Welle bei Drehzahlen von mehreren tausend Umdrehungen pro Minute mit einer Genauigkeit im 100-nm-Bereich, wobei die Messfrequenz für einzelne Abstandsmessungen bis zu 70 kHz beträgt. Damit erreicht bd-1 die Präzision interferometrischer Sensoren, und ist schneller als herkömmliche, absolut messende Abstandssensoren. bd-1 kann sowohl zur Qualitätsprüfung in der Fertigungslinie als auch zur Prozessüberwachung während der Fertigung eingesetzt werden. (Fraunhofer ILT)

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