Albrecht Hertzsch

Optische Drallerkennung Für Die Fertigungsnahe Qualitätskontrolle

Die Dichtfunktion einer Wellendichtung wird wesentlich durch den Drall bestimmt. Diese Strukturen prazise zu visualisieren, dazu dient ein Gerat zur qualitativen Drallprufung von zylindrischen Oberflachen der Matesy GmbH in Jena. Eine optische Filterung ermoglicht die Bestimmung der Parameter Dralltiefe und Periodenlange. Das Gerat eignet sich auch fur die Produktionsuberwachung.

Topographiemessungen technischer Oberflächen mit einer Streulichtanordnung (Topography Measurements of Engineering Surfaces with Optical Scatterometry)

Abstract Gedrehte Oberflächenprofile besitzen periodische und zufällige Rauheitskomponenten. Um den Drehprozess und damit den Werkzeugverschleiß zu überwachen, ist prozessnah der mittlere periodische Profilanteil zu messen. Es wird eine optische Messmethode vorgestellt, die eine kontinuierliche Kontrolle der Parameter des periodischen Profilanteils erlaubt. Mit Hilfe einer optimierten Streugeometrie werden allein die Streuanteile der periodischen Oberflächenkomponente gemessen. Durch Vergleich mit einem geeigneten theoretischen Modell kann auf die Profilparameter zurückgeschlossen werden. Die im Falle einer Präzisionsbearbeitung (Ra ≤ 1,5 μm) dominierende periodische Rauheitskomponente kann optisch ohne Scanningverfahren gemessen werden. Die so bestimmten Profile stimmen mit den Tastschnittmessungen sehr gut überein. In der Regel reicht die Kirchhoff–Näherung aus, um die Profilparameter zu berechnen. Der Vergleich mit der rigorosen RCWA–Methode zeigt nur deutliche Abweichungen, wenn Nahfeldanteile die Streuung beeinflussen.

Schnelle optische Drallmessung

Zusammenfassung Um die Dichtheit einer drehenden Welle ohne Leckage oder Trockenlaufen sicherzustellen, muss die Wellenoberfläche im Dichtungsbereich drallfrei sein. Drall ist eine Oberflächenstruktur, die die Rauheit der Wellenoberfläche wie eine mikroskopische Schraubenstruktur überlagert und somit zu einem Öltransport führt. Schneidet man die Drallstruktur in axialer Richtung, so besitzt sie die Form einer periodischen Welligkeit. Durch angepasste kohärente Beleuchtung der Wellenoberfläche kann die Drallstruktur im reflektierten Licht deutlich visualisiert werden. Der angepasste Beleuchtungsprozess wirkt wie ein optischer Filter, der das optische Rauschen der Rauheitsstrukturen im reflektierten Streulicht reduziert und die Lichtbeugung an der Drallstruktur verstärkt anregt. Es entsteht innerhalb der reflektierten Streulichtverteilung ein deutliches Beugungsmuster. Mit Hilfe eines rigorosen Beugungsmodells berechnen wir die gemessenen Beugungseffizienzen in bester Näherung und bestimmen somit die Periodenlänge und Dralltiefe der Drallstruktur. Wir stellen ein Streulichtmessgerät vor, das schnell und reproduzierbar Drallstrukturen auf Wellenoberflächen ermittelt. Anhand von produktionstypischen Wellenoberflächen mit unterschiedlichen Drallstrukturen testen wir diese optische Drallmessung und vergleichen die Ergebnisse mit taktilen Messungen. Es werden die Grenzen des optischen Messverfahrens diskutiert und die zukünftigen Entwicklungsschritte aufgezeigt.

Optical lead testing for quality control in production environments

The sealing function of shaft seals is largely determined by the lead structures on the shaft. A device designed for qualitative lead testing of cylindrical surfaces and produced by Matesy GmbH based in Jena, Germany, allows this type of structure to be visualised accurately. Optical filtering also enables the lead depth and period length to be determined. In addition, the device is ideally suited for production monitoring.