Das fehlende Puzzlestück zur optischen Koordinatenmessmaschine

Das Fraunhofer IPM und das Fraunhofer IAF erforschen gemeinsam mit dem Lehrstuhl »Optische Systeme« der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg das weltweit erste optische Koordinatenmessgerät zur kontaktlosen und vollflächigen Vermessung großer Objekte. Diese Technologie soll in automatisierten Produktionslinien zum Einsatz kommen, bei denen eine extrem genaue, konstante und automatisierte Fertigungsmesstechnik zur Qualitätssicherung wichtig ist. 

In vielen Produktionslinien kommen heutzutage taktile Messgeräte zur Form- und Oberflächenmessung bei Qualitätskontrollen zum Einsatz. Solche Messverfahren sind aber zeitintensiv und erlauben nur stichprobenartige Kontrollen. Eine Alternative für eine konstante und kontaktlose Überwachung im Nanometerbereich bieten holographische Sensorsysteme. Diese liefern schon heute interferometrisch präzise Messungen. Allerdings haben sie einen sehr eingeschränkten Eindeutigkeitsbereich, wodurch größere Objekte mit ausgedehnten Höhenunterschieden nicht vermessen werden können. Dies soll nun mithilfe einer neuartigen Laserlichtquelle auf Basis von Flüstergalerie-Resonatoren geändert werden, die die Wellenlänge präzise, sowohl im MHz- als auch im 100-GHz-Bereich, durchstimmen kann. Dadurch soll der Eindeutigkeitsbereich auf den Meterbereich erweitert werden, bei gleichzeitiger Beibehaltung einer Messgenauigkeit von Sub-Mikrometern.

Gemeinsam mit dem Fraunhofer IPM und dem Lehrstuhl »Optische Systeme« der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg entwickelt das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF ein innovatives optisches Koordinatenmessgerät mit einer neuartigen Laserlichtquelle auf Basis von Flüstergalerie-Resonatoren. Das geplante System soll eine kontaktlose, großflächige und präzise Vermessung komplexer Objekte in laufenden Produktionsprozessen ermöglichen. Der Startschuss, für das auf drei Jahre angelegte Kooperationsprojekt »MIAME – Mikrometer auf Meter: Laserlicht für sub-Mikrometer-genaue 3D-Messungen auf Meterskalen«, fiel am 27.07.2020.

Laserforschung am Fraunhofer IAF

»Für die Entwicklung eines optischen Gesamtsystems sind viele Schritte nötig«, erklärt Dr. Marcel Rattunde, Projektleiter seitens des Fraunhofer IAF. »Wir bringen dafür nicht nur unsere Erfahrung mit dem III/V-Halbleitermaterial Galliumnitird ein, sondern auch unsere Expertise im Design von Laserkomponenten und -modulen«. Die Forscher am Fraunhofer IAF entwickeln einen schnellen GaN-basierten Hochspannungs-Treiber, der zur Ansteuerung der Ringresonatoren in dem geplanten System zum Einsatz kommen wird. Darüber hinaus wird am Institut auch die innovative Laserlichtquelle weiterentwickelt, miniaturisiert und für die Integration in dem geplanten Demonstrator optimiert.

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