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Glossar zu Laser-Wegmesssystemen

Geläufige Fachbegriffe zu laserinterferometrischen Wegmesssystemen verständlich erklärt.

Abbé’scher Fehler

Ein Abbé‘scher Fehler tritt auf, wenn die Achse des Wegmesssystems zur Arbeitsachse versetzt liegt. Ist der Tisch nicht exakt ausgerichtet (Kipp- oder Gierwinkel), weicht die Bewegungsrichtung des Werkstücks vom Ergebnis des Wegmesssystems ab. Bei einem Offset d und einem Tisch-Kippwinkel θ würde sich der folgende Abbé‘sche Offset-Fehler ergeben: Abbé-Fehler = d × Sinus θ.

Genauigkeit

Genauigkeit ist ein Begriff aus der Qualitätsprüfung, der die Differenz zwischen einer an einem Objekt ausgeführten Messung und ihrem tatsächlichen Wert (Soll- oder Bezugspunkt) beschreibt.

Strahlteiler

Ein Strahlteiler ist eine optische Vorrichtung, die einen Lichtstrahl in zwei oder mehrere Strahlen aufteilt. Sie ist ein wesentliches Element der meisten Interferometersysteme.

Kompensation

Der Vorgang der Änderung ausgegebener Positionssignale eines Wegmesssystems, um Positionsfehler zu korrigieren.

Konstruktive Interferenz

Eine konstruktive Interferenz tritt auf, wenn zwei Lichtwellen gleicher Phase und Frequenz zusammengeführt werden und der daraus entstehende Strahl eine höhere Lichtintensität hat als jeder der beiden Strahlen für sich genommen. (Siehe auch „Destruktive Interferenz“.)

Destruktive Interferenz

Eine destruktive Interferenz tritt auf, wenn zwei Lichtwellen gleicher Frequenz aber entgegengesetzter Phase zusammengeführt werden und der daraus entstehende Strahl eine niedrigere Lichtintensität hat als der hellste der beiden Strahlen für sich genommen. (Siehe auch „Konstruktive Interferenz“.)

Frequenz

Die Frequenz ist ein Maß dafür, wie schnell pro Zeiteinheit die Wiederholungen eines sich regelmäßig wiederholenden Vorgangs aufeinander folgen. Die Frequenz wird berechnet, indem die Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Ereignissen (die Periodendauer) gemessen und dann als Kehrwert dieser Periodendauer ausgedrückt wird. Das Ergebnis wird in Hertz (Hz), f = 1/T gemessen.

Bei der Frequenzmessung von Tönen, elektromagnetischen Wellen (wie Funk- oder Lichtwellen), elektrischen Signalen oder sonstigen Wellen bezeichnet die in Hertz ausgedrückte Frequenz die Anzahl der Zyklen einer periodisch wiederkehrenden Wellenform pro Sekunde. Die Frequenz steht in Umkehrrelation zum Konzept der Wellenlänge. Die Frequenz f ist gleich der Geschwindigkeit v der Welle, geteilt durch die Wellenlänge λ (Lambda) der Welle: f = v/λ.

Frequenzstabilität

Ein Maß für die Schwankungen in der Laserfrequenz.

Umgebungsluft

Ein dreidimensionaler Raum, dessen Atmosphäre mit Luft gefüllt ist.

Interferenz

Interferenz bezeichnet die Überlagerung von mindestens zwei Wellen, durch die ein neues Wellenmuster entsteht. In seiner häufigsten Verwendung bezieht sich dieser Begriff normalerweise auf die Interferenz von Wellen, die miteinander zusammenhängen oder identisch sind, entweder, weil sie aus derselben Quelle stammen oder weil sie die gleiche oder fast die gleiche Frequenz haben. (Siehe auch „Konstruktive Interferenz“, „Destruktive Interferenz“.)

Interpolation

Interpolation ist eine Methode, mit der neue Datenpunkte aus einem diskreten Satz bekannter Datenpunkte konstruiert werden. In der Positionskontrolle bedeutet dies im Allgemeinen, ein analoges Positionssignal aufzunehmen und es durch einen festen Faktor zu teilen, um ein diskretes Digitalsignal zu erzeugen.

Interpolator

Ein Interpolator ist ein elektronisches Gerät, das ein analoges Positionssignal teilt und es auf Basis des verwendeten Interpolationsfaktors in einen diskreten digitalen Positionswert umwandelt. Beispielsweise wird ein 4096-Interpolator, der an einem analogen Signal mit einer Periode von 158 nm verwendet wird, ein Ergebnis mit einer Auflösung von 38,6 pm liefern.

Lissajous

Lissajous ist eine Methode zur Anzeige von SIN und COS Signalen. Sie führt die Signale mithilfe von Dreiecksoperatoren in einer kreisförmigen Figur zusammen. In der fortgeschrittenen Signalverarbeitungstechnik stellen die mathematischen Eigenschaften eines präzisen Punktes auf dem Kreis viele Charakteristika der interferometrischen Messung dar, wie beispielsweise Signalstärke und Position zu einem bestimmten Zeitpunkt.

OEM

OEM (Original Equipment Manufacturer) bezeichnet einen Original-Maschinenhersteller, der ein Bauteil oder Subsystem herstellt, das im Endprodukt eines anderes Unternehmens verwendet wird.

Phase

Die Phase einer Welle bezeichnet die Position eines Merkmals gegenüber dem gleichen Merkmal an anderer Stelle der Wellenform (oder, was auf das gleiche herauskommt, an einer anderen Wellenform). Die Phase kann als Zeit, Abstand, Bruchteil der Wellenlänge oder Winkel gemessen werden.

Rechtecksignal

Ein Begriff, der verwendet wird, um ein digitales serielles Positionssignal zu beschreiben, das über zwei Leitungen übertragen wird und die Position bei jedem Flankenwechsel anzeigt. Diese Flankenwechsel treten bei jedem 90º Phasenintervall auf, daher sind vier Flankenwechsel erforderlich, um 360º zurückzulegen. Es heißt daher „Rechtecksignal“, um auf die vier Punkte hinzuweisen. Im Englischen wird dies auch häufig als „AQuadB“ bezeichnet, um auf die Verwendung einer A- und B-Leitung für die Signalausgabe hinzuweisen. Dieses Signal erfolgt normalerweise über den Schnittstellen-Standard RS422 AQuadB, ein serielles Standardprotokoll für die Positionsbestimmung mit Wegmesssystemen. Es kann außerdem zur Definition von Sinus- und Kosinussignalen verwendet werden, die sich in einer sogenannten „Phasenquadratur“ befinden.

Brechungsindex

Der Brechungsindex (auch „Refraktionsindex) bezeichnet das Verhältnis zwischen der Lichtgeschwindigkeit in der Luft und der Lichtgeschwindigkeit in einem lichtbrechenden Medium für eine vorgegebene Wellenlänge. Er stellt die Ausbreitungseigenschaft der Luft unter Berücksichtigung von Bedingungen wie Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Luftdruck dar.

Auflösung

Die Auflösung eines Wegmesssystems ist die kleinste Schrittlänge, die es erfassen und an einen geeigneten Empfänger übertragen kann.

Zyklischer Fehler (SDE)

Bezeichnet einen nicht nicht akkumulierenden Fehler, der durch die Nicht-Kreisförmigkeit der Lissajous-Figur verursacht wird.

Vakuum

Ein Vakuum ist ein dreidimensionaler Raum, aus dem die Luft ganz oder teilweise entfernt wurde. Es gibt verschiedene Formen des Vakuums:

  • Grob- oder Niedervakuum – 1 Torr bis 1 mTorr
  • Mittelvakuum – 1 mTorr bis 10 μTorr
  • Hochvakuum – 1 μTorr bis 10 nTorr
  • Ultrahochvakuum – weniger als 1 nTorr

Dabei entspricht: 1 Torr = 133,322 Pascal. 1 Atmosphärendruck (Druck auf Meereshöhe) = 101,325 KPa = 760 Torr

Wellenlänge

Die Wellenlänge bezeichnet den Abstand zwischen wiederkehrenden Einheiten eines Wellenmusters. Sie wird im Allgemeinen durch den griechischen Buchstaben Lambda (λ) definiert. Bei einer Sinuswelle ist die Wellenlänge der Abstand zwischen zwei Hochpunkten. Die Wellenlänge λ steht in Umkehrrelation zur Frequenz f, der Anzahl von Hochpunkten, die einen Punkt über ein bestimmte Dauer durchlaufen. Die Wellenlänge entspricht der Geschwindigkeit der Wellentyps, dividiert durch die Wellenfrequenz.