Ebenheit mit Laser messen

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Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von MikeB » Di 02 Mai, 2017 5:30 pm

Hallo allerseits,

Ich baue eine CNC-Maschine und brauche dafür ein ebenes Maschinenbett, im Prinzip eine ebene Fläche, auf der die weiteren Komponenten aufgeschraubt werden. Um Probleme wie Verzug durch Materialspannungen beim Bearbeiten, Verzug durch Wärmeausdehnung oder zu geringe Schwingungsdämpfung zu minimieren, habe ich beschlossen, eine massive Granitplatte als Bett zu verwenden. Die Länge der Platte ist 1m, die Ebenheit der Platte soll 1um sein. Die Bearbeitung der Platte mit Schleifen, Läppen und Polieren in der von mir angepeilten Genauigkeit ist kein Problem, das habe ich mir selbst beigebracht und beherrsche es auch. Ist nicht schwieriger, als einen Teleskopspiegel selbst anzufertigen. Es braucht halt Zeit und Geduld und man muss sehr genau und diszipliniert arbeiten.

Mein Problem ist nun, die Platte mit der erforderlichen Genauigkeit zu vermessen. Da ich gerne Dinge baue, möchte ich auch die Messmittel selbst bauen. Ich denke, dass bei der geforderten Genauigkeit irgendeine auf Laser und Interferometrie oder PSD basierende Technik das Mittel der Wahl sein könnte. Fragt sich nur, welche Technik. Eine eventuell notwenige Elektronik ist für mich kein Problem, habe ein gut ausgestattetes Elektroniklabor mit fast allem, was man so braucht.

Ich habe derzeit zwei mögliche Ansätze.

Entweder ich baue mir eine hochgenaue "Wasserwaage" mit 1um/m Genauigkeit und kartiere damit die Plattenoberfläche. In der Industrie werden solche Geräte genau für den von mir beabsichtigten Zweck eingesetzt, sind aber sündhaft teuer. Die Funktion basiert auf einer Pendelkonstuktion in einem Dreiplattenkondensator. Das ist mir ehrlich gesagt zu kompliziert. Meine Idee dazu ist, statt dessen eine Konstruktion aus einem Pendel und einem Michelson Interferometer zu verwenden. Ich denke, das sollte genauso gut funktionieren und ist für mich besser machbar. Wenn man mal davon absieht, dass ich noch nie ein Interferometer gebaut habe und die Auswerteelektronik auch noch eine Herausforderung darstellt.

Oder ich baue mir eine Konstruktion mit Laserstahl, Rotationsspiegel und PSD. Habe viel darüber gelesen, hatte noch nie ein PSD in der Hand, habe noch nie einen Rotationsspiegel gebaut und bin mir nicht sicher, ob ich diese Anordnung überhaupt mit der mir selbst auferlegten Genauigkeit hinbekomme. Es fehlen mir sämtliche Erfahrungswerte. Ich weiß nur, es gibt Firmen, die PSD basierende Lösungen mit der von mir geforderten Genauigkeit verkaufen. Sollte also auch theoretisch machbar sein.

Frage an die Experten, wie bewertet ihr meine beiden Ansätze? Habt ihr vielleicht eine bessere Idee? Am allerliebsten wäre mir natürlich, man könnte die ganze Plattenoberfläche direkt mit vertretbaren Mitteln interferometrisch vermessen. Im Kleinen ist das ja kein Problem, aber für die Größe der Platte habe ich nichts gefunden, was mit vertretbarem Aufwand machbar wäre.

Freue mich auf eure Kommentare. Danke im Voraus!

Viele Grüße
Mike

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VDX
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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von VDX » Di 02 Mai, 2017 5:44 pm

Hi Mike,

auf 1µ genau zu messen geht eigentlich nur gut, wenn du eine "Referenzbasis" hast, die noch etwas genauer ist.

Wie willst du die Oberfläche abfahren? - übliche Kugellager und Linearführungen haben typischerweise eine "Welligkeit" von etwa 2-3µ :?

Zum schnellen vermessen von Oberflächen mit hoher Genauigkeit kannst du dir auch mal den "Chrocodile" Sensor etwas genauer anschauen:
http://www.precitec.de/en/products/opti ... odile-cls/

Dabei wird ein Strahl mit weißem Licht aufgeweitet und fokussiert und ein empfindlicher Farbsensor schaut sich die "Farbe" im Fokuspunkt an - durch die "chromatische Aberration" fokussieren die verschiedenen Wellenlängen in leicht unterschiedlichen Abständen, so daß die Mitte des Spots je nach Höhendifferenz eine andere Hauptfarbe reflektiert ... damit können sie mit hoher Geschwindigkeit Höhenunterschiede im sub-µ-Bereich "abscannen" ...

Viktor
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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von MikeB » Mi 03 Mai, 2017 12:12 am

Hallo Viktor!
VDX hat geschrieben:auf 1µ genau zu messen geht eigentlich nur gut, wenn du eine "Referenzbasis" hast, die noch etwas genauer ist.

Wie willst du die Oberfläche abfahren? - übliche Kugellager und Linearführungen haben typischerweise eine "Welligkeit" von etwa 2-3µ
Ganz klar, da hast Du absolut recht, abfahren mit der Genauigkeit geht nicht. Könnte ich das, dann hätte ich mein Ziel schon erreicht und mir eine Messmaschine gebaut. :)

Die Herausforderung bei meinem Projekt ist, dass ich mich quasi selbst aus dem Sumpf der Ungenauigkeit ziehen muss. Dazu habe ich zwei potenzielle Hilfsmittel. Die Gravitation, die zumindest auf die von mir angepeilte Strecke von einem Meter immer exakt in eine Richtung wirkt, und das Licht, das sich innerhalb eines homogenen Mediums absolut geradlinig ausbreitet und das durch Interferenz Messungen​ in der Größenordnung seiner Wellenlänge ermöglicht. Etwas anderes habe ich nicht. Keine Messmaschine oder einen damit vergleichbaren Aufbau und keine Referenzoberfläche.

Ich bin mir trotz der beschränkten Mittel sicher, dass mein Ziel erreichbar ist. Mein derzeitiger Favorit ist der Ansatz mit der "Wasserwaage". Der Begriff ist eigentlich falsch. Eine treffendere Bezeichnung ist "pendelbasierendes Inklinometer mit interferometrischer Ermittlung der Pendelposition". Es geht ganz sicher, nur die Ermittlung der Werte ist eine ziemliche Frickelei und behaftet mit Folgefehlern. Deswegen suche ich nach einer eleganteren und evtl. auch genaueren Methode. Die Granitplatte ist poliert, das Ding ist ein großer Spiegel, da muss sich doch was draus machen lassen.

Viele Grüße
Mike

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von VDX » Mi 03 Mai, 2017 11:18 am

Hi Mike,

evtl. einen wasserdichten Rahmen um die Platte bauen, ein paar Zentimeter Wasser drübefüllen und dann ein "Floß" mit dem Meßaufbau drüberfahren lassen?

Im Wasser kannst du dann über Laser-Triangulation die Höhendifferenz zur darunterliegenden Oberfläche kartieren ... evtl. auch mit einem Ultraschall-Sensor statt Laser-Triangulator?

Viktor
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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von MikeB » Mo 15 Mai, 2017 10:32 pm

Hallo Viktor!
VDX hat geschrieben:evtl. einen wasserdichten Rahmen um die Platte bauen, ein paar Zentimeter Wasser drübefüllen und dann ein "Floß" mit dem Meßaufbau drüberfahren lassen?

Im Wasser kannst du dann über Laser-Triangulation die Höhendifferenz zur darunterliegenden Oberfläche kartieren ... evtl. auch mit einem Ultraschall-Sensor statt Laser-Triangulator?
Vielen Dank für Deinen Kommentar. Ich habe intensiv darüber nachgedacht und bin zu zwei Schlüssen gekommen:

1. Wasser ist nichts für diesen Zweck und für die angepeilte Genauigkeit. Wasser bewegt sich, schwappt, hat eine Oberflächenspannung, keine feste Oberfläche, es benetzt, es kriecht, es verdunstet,... zu wenig statisch, zu viele Ungenauigkeiten.

2. Aber die Idee an sich ist gut! Statt Wasser ein anderes, genaues Oberflächennormal nehmen und von diesem aus optisch den Abstand zur Platte messen. Zum Beispiel -und da sind wir wieder beim Thema :D - einen befestigten Linienlaser.

Habe mir folgendes überlegt:

Man nehme einen Linienlaser mit mindestens 90 Grad Öffnungswinkel und befestige ihn an einer Ecke der zu vermessenden Platte. Der Laser wird so ausgerichtet, dass die von ihm aufgespannte Ebene im Abstand von einigen Zentimetern möglichst parallel zur vorgeschliffenen, leicht unebenen Plattenoberfläche ist. Damit habe ich mein Höhennormal. An der Platte wird ähnlich einer Portalfräse eine Konstruktion aus Linearführungen mit Schrittmotorantrieben befestigt und so gut es geht an der Platte ausgerichtet. Die Positionierung muss gar nicht mal so genau sein, denke 1/10 mm reicht da locker, das sollte auch mit China Billigstware gehen. Die Elektronik zur Ansteuerung habe ich von meinen bisherigen Maschinen. Für die Z-Achse reicht ein Verfahrweg von einigen mm, dafür sollte sie möglichst genau (0,5-1u) sein. An der Z-Achse sitzt eine PiCAM als PSD für den Linienlaser. Ebenfalls auf der Z-Achse montiert ist ein optisches Abstandsmeßgerät, z.B. ein konfokaler Punktsensor mit Laser oder ein chromatisch konfokaler Sensor.

Die Vermessung läuft nun so ab, dass mit der China-Billig-Positionierung ein Punkt der Oberfläche angefahren wird. Dann werden X- und Y-Achse elektromagnetisch geklemmt, damit alles schön fixiert ist. Mit der PiCAM als PSD wird die Z-Achse zur Laserlinie ausgerichtet, dann mit dem konfokalen Sensor der Abstand zur Oberfläche gemessen. Klemmung lösen, weiter zum nächsten Punkt usw..

Das hab ich mir jetzt mal so ausgedacht. Sollte doch funktionieren? Ja, ich weiß, der Aufwand ist nicht ganz unerheblich...

Viele Grüße
Mike

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von VDX » Di 16 Mai, 2017 12:07 am

... auch eine Idee - wenn du schon eine waagerechte Laserlinie hast, kannst du ja einfach eine Kamera oder Zeilenkamera in Höhe der Laserlinie auf einen Wagen setzen und über die Oberfläche fahren lassen ... Höhenunterschiede der Oberfläche sind dann auf dem Sensor als Positionsänderungen der Laserlinie zu sehen ... für feinere Auflösung ein entsprechendes Objektiv davorsetzen ...

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von MikeB » Di 16 Mai, 2017 9:31 am

Hallo Viktor!

Denke, das mit der Kamera zur Orientierung am Hohennormal kann man als gesetzt sehen, das werde ich sicher so lösen. Ist schön Digital, das kann ich, kostet wenig bzw. ist schon vorhanden und macht mir wesentlich weniger Arbeit als die Entwicklung einer Analog/Digitalen Schaltung für PSDs auf Diodenbasis. Und -ganz wichtig- es ist genau genug.

Das mit dem Wagen hatte ich auch schon mal auf dem Radar. Habe das schnell wieder verworfen, weil schon eine grobe Abschätzung der Ungenauigkeiten zeigt, dass das nicht genau genug sein kann. Die Räder müssten hart sein, weil irgendein weiches Material schon mal zu zu großen Ungenauigheiten führt. Die Räder müssten aufs u genau rund sein und mit gleicher Präzision rund laufen, das ist, wenn überhaupt, mit nichts Handelsüblichem hinzubekommen. Die Fahrbahn müsste nahezu reinraumsauber sein, jedes Staubkörnchen und jedes Faserchen würde erheblich stören. 1u ist mal eben so leicht gesagt, man sollte sich im Vergleich immer vor Augen halten, wie klein das wirklich ist. 1u ist grob betrachtet die Wellenlänge von einem Nd:YAG, ein menschliches Haar ist dagegen ein gigantischer Koloss mit 50-70u Durchmesser.

Viele Grüße
MikeB

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von vakuum » Di 16 Mai, 2017 9:54 am

und für was brauchst Du nachher eine solch Ebene Fläche die kein Maschinenbauer für seine CNC Fräse hinkriegt geschweige denn als Sinnvoll erachtet?
Zum Aufbau einer Selbstbau bastel CNC???

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von MikeB » Di 16 Mai, 2017 11:55 am

Selbstbau ja, Bastel nein. Ich stelle da schon professionelle Ansprüche an meine Arbeit, auch wenn ich es nur als Hobby betreibe. Hobby bedeutet ja nicht, dass alles schlechter oder ungenauer als beim Profi sein muss.

Meine bisherigen Maschinen sind ca. auf 1/100mm genau, die Maßstäbe lösen alle auf 1/1000 auf. Damit kann man die meisten Sachen gut machen, was aber nicht geht, sind z.B. wegen der mangelnden Ebenheit der Achsen längere Dichtflächen bearbeiten oder so schöne und Handarbeit sparende Dinge wie auf Maß bzw. Ebenheit läppen oder polieren. Eine Steigerung ist immer möglich, da will ich hin. Deswegen möchte ich das Bett meines neuesten Babys auch nicht mehr aus Metall bauen, sondern aus Granit. Evtl. baue ich auch bewegliche Komponenten aus Granit oder ich temperiere die ganze Konstruktion, weiß noch nicht, ob ich so weil gehe, wäre etwas für eine weitere Evolutionsstufe. Man braucht ja noch Luft nach oben, sonst wird es langweilig.

Auf jeden Fall möchte ich eine vernünftige Basis für mein derzeitiges Vorhaben und eventuelle spätere Verbesserungen haben, und das ist eine möglichst ebene Granitplatte. Die will ich selbst bearbeiten, kaufen kann jeder. Der Aufwand dafür sollte nicht allzu unvernünftig sein, andererseit muss sich das auch nicht rechnen, ich habe da kein wirtschaftliches Interesse. Es ist eben ein Hobby und ich will das.

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von vakuum » Di 16 Mai, 2017 1:41 pm

klar Du darfst machen was Du willst.... auch wenn es keinen wirklichen Sinn macht.... ;-)

Fräsen genauer als auf 1/100mm macht kein Mensch und kann man eigentlich auch nicht, da bringt Dir auch eine Auflösung des Messsystemes von 1/1000 oder 1/10000mm nichts.
1/100mm genaue Passungen Serienmässig Fräsen wo auch die Form und Lage passt ist schon sehr Anspruchsvoll, mehr fürs Werkzeug und Material als für die Maschine.

Jede gute CNC Fräse hat Massstäbe die 1/10000 mm Auflösen aber die Fräsen nicht genauer deswegen.....

Du musst das Vorgehen bei den Teilen die Du so genau herstellen willst ändern. Wenn Du also eine Dichtfläche fräsen willst dann musst Du die Bezugsfläche dazu eben gleich mitfräsen. Nur auch hier wenn die auf 1/1000mm genau sein muss ist fräsen sicher nicht das richtige nur schon von den zu erreichenden Oberflächen her.

Ebenfalls bringt Dir die Grundplatte nichts weil Du nie ein Rohmaterial findest (oder bezahlen kannst) was dann ebenfalls so plan ist, und Du wirst diese auch nie plan aufspannen können weil wie Du schon sagtest ein Haar schon viel Dicker ist... usw.....

Die Stichworte dazu sind eher wie Du selber sagst Läppen oder Schleifen, da brauchst aber kein CNC fürs Hobby....

viel spass

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von VDX » Di 16 Mai, 2017 1:59 pm

vakuum hat geschrieben:...
Fräsen genauer als auf 1/100mm macht kein Mensch und kann man eigentlich auch nicht, da bringt Dir auch eine Auflösung des Messsystemes von 1/1000 oder 1/10000mm nichts.
... als ich vor vielen Jahren mal bei Jenoptik war, haben sie mir voller Stolz ihre Fräsen und Drehbänke gezeigt, mit denen sie die optischen Rohlinge und Formen herstellen - die Beste Auflösung lag bei um die 30 Nanometer :shock:

Und beim IMM (Institut für Mikrotechnik Mainz) hatten sie eine Zeitlang herumgerätselt, warum ihre auf 20 Nanometer genaue Drehbank immer wieder mal Ausschuß produziert hat ... bis sie darauf kamen, daß unterirdisch eine "Stein-Zunge" vom Institutsgelände bis zum Mainzer Bahnhof ging und bei Ein-/Ausfahrt eines Zuges die Boden-Vibrationen bis zur Drehbank "durchschlugen" :?

Es gibt also schon Leute, die was feineres/genaueres als auf 1/100-el brauchen ... mein eigener bisheriger "Auflösungsrekord" liegt bei 150 Nanometer Schritt-Auflösung bei einem selbstgebauten XYZ-Positionierer mit jeweils 22mm Weg in alle Achsen (mit Piezo-Leg Wanderwellen-Antrieben), den ich mit einem passenden Wegmeßsystem aber auch auf umter 1 Nanometer genau positionieren könnte :freak:

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von vakuum » Di 16 Mai, 2017 2:10 pm

@Viktor
Ich weiss genau was man Fräst und was man Serienmässig Fräsen kann. Zumindest konnte vor 10 Jahren niemand so genau fräsen wie ich.. :lol:

Wie schon gesagt, die Auflösung sagt nichts und bringt nichts, denn der Fräser macht eh nicht das was die Maschine sagt.... Du hast beim Fräsen IMMER Kräfte mit im Spiel und die sind relativ hoch sodass Dir die Auflösung NICHTS bringt....

Wenn das mal jemand im Labor versucht hat ist das gut möglich man macht es einfach nicht, denn dafür gibt es Schleifmaschinen oder andere Fertigungsprozesse.....

Und dann geht es bei Deinen Teilen vermutlich um Kleinstteile, Mike schreibt aber über Grossteile, da kann mans eh vergessen.....

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von adminoli » Di 16 Mai, 2017 2:24 pm

Hi,

genauer geht vermutlich immer, aber viel entscheidender ist doch das man nur etwas so genau macht wie nötig und nicht wie möglich, alles andere ist doch Verschwendung von Zeit und Geld!

Beim Hobby ist es sicherlich egal, wenn ich mit aber vorstelle, dass ein Spengler z.B. das Fallrohr einer Dachrinne auf 1/100 mm genau feilt und dafür dann Stunden braucht, dann möchte ich mal sehen wie ein Häuslebauer darauf reagiert, wenn er die Rechnung erhält. :freak:

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von VDX » Di 16 Mai, 2017 2:44 pm

... bei mir gings bei den hohen Auflösungen meist um Mikromontage und spezielle Fertigungsstrategien für "optische Chips" und Modulträger für Mikrosensoren - also Abmessungen bis etwa 30mm Größe und Detailauflösungen/Positioniergenauigketen im Bereich 100nm bis 1µ - also ja, eher für was kleineres ... das meiste waren Einzelteile oder Testmuster.

Allerdings war eins der Projekte der Montageplatz von speziellen Mikrosensoren (Teilegröße etwa 2.0x0.8x0.5mm, Detailauflösung etwa 1µ) für die Serien-Fertigung von ca. 120 Stück pro Woche und über 10 Jahre "garantierte" Produktlaufzeit ... damit haben sie die bisherigen, seit etwa 40 Jahren 100%-ig manuell (!) hergestellten Sensoren ersetzt, weil sie für deren Fertigung nicht mehr die passend qualifizierten Frauen finden konnten ... ich habe die Teile dafür konstruiert und hergestellt, die erste Vorserie montiert und eine Frau eingearbeitet ... dieser "Montage-Aufbau" dürfte heute noch liefern :freak:

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von vakuum » Di 16 Mai, 2017 6:03 pm

VDX hat geschrieben:... bei mir gings bei den hohen Auflösungen meist um Mikromontage und spezielle Fertigungsstrategien für "optische Chips" und Modulträger für Mikrosensoren...
Montage ist nicht Fräsen.... das ist alles andere als vergleichbar......

Meine Posts beziehen sich auf die spanabhebende Bearbeitung..... ich sehe jetzt aber gerade Mike hat nur "CNC-Maschine" geschrieben..... das kann ja alles sein.....

@Mike was für eine CNC-Maschine willst Du denn bauen?? Eine Montagemaschine demnach?

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von VDX » Di 16 Mai, 2017 9:02 pm

... bei den "speziellen Fertigungsstrategien für 'optische Chips' und Modulträger" habe ich durchaus "spanabhebend" gearbeitet - obwohl meine "Späne" da auch eher im sub-Mikrobereich groß waren :wink:

z.B. aus 0.3mm dicker PEEK- oder 0.1mm dicker Stahl-Folie mit 0.3mm und 0.1mm dicken Fräsern Mini-Teile herausgefräst und zusammengebaut ... einiges habe ich auch Lasergraviert oder mit einem Excimer-Laser per "nano-Ablation" aus Polymerfolien "herausgestanzt" :freak:

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von Hatschi » Mi 17 Mai, 2017 7:07 am

Halli Hallo

Vielleicht will er einfach schauen was zuhause mit eingeschränken Mitteln möglich ist.
Inovation braucht so kranke Ideen auch wenn es für´s alltäglich Leben nicht nötig ist. :mrgreen:

Ansonst darf ich Vakuum beistimmen.
Seinerzeit (vor 20 Jahren) durfte ich mal auf einer Gildemeister eine 0/+6 Passung auf etwa 35mm Länge drehen. 8)
Fräsen währe da allerdings eine andere Sache...

Hatschi

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von MikeB » Fr 19 Mai, 2017 11:11 am

@vakuum:

Ist mir schon klar und da hast Du absolut Recht, für übliche Aufgaben genauer als 1/100 Fräsen macht nur eingeschränkt oder keinen Sinn. Ist auch nicht Sinn und Zweck der Maschine. Ich werde es trotzdem ausprobieren, um zu schauen "was geht". Man will ja wissen, wo man steht.

Dichtflächen werden von mir im Finish selbstverständlich nicht gefräst. Da wird geschliffen, geläppt und poliert. Momentan mache ich das von Hand, die Ergebnisse passen, aber es ist sehr mühsam und langwierig. Deswegen werde ich es mit CNC probieren und das macht nur Sinn, wenn die Genauigkeit der Maschine dazu passt.

Dein Vorschlag bezüglich Bezugsfläche gleich mitfräsen leuchtet mir nicht ganz ein. Die Maschine hat wie jede Maschine bedingt durch Abweichungen in Ebenheit und Parallelität eine Ungenauigkeit, ein gefertigtes Teil auch. Wie bitte soll man ein zweites Teil mit dazu spiegelbildlichen Abweichungen fertigen? So spontan würde mir etwas so abartiges und unmögliches wie "hängend spannen und von unten fräsen" einfallen. Geht natürlich nicht. :D Habe da in meinen Gedanken einen Knoten, wie hast Du das gemeint?

Die Maschine ist primär nicht als Fräse gedacht, wenn ich damit aber auch fräsen kann, ohne dass die Maschine darunter leidet, bin ich auch nicht traurig. Dann könnte ich meine älteste Fräse in den Ruhestand schicken, mir geht so langsam aber sicher der Platz aus.

Was ich mit der Maschine machen möchte? Hauptsächlich Erodieren, Schleifen, Läppen und Polieren.

@Hatschi:

Genau darum geht es. Ich habe schon etwas, was gut funktioniert, mir reicht das aber nicht, ich will besser werden. Und jetzt schaue ich einfach, wie weit ich da komme. Wenn die Genauigkeit vom Maschinenbett nicht passt, kann ich mir den Rest auch sparen. Also mache ich das mal so genau wie mir möglich.

Könnte es natürlich so machen, wie derzeit in der Industrie üblich, windschiefe und krumme Maschine bauen, ausmessen und alles per Software korrigieren. Das will ich aber nicht, bin dafür zu altmodisch. Reg mich schon immer über die Korrekturtabellen der Glasmaßstäbe auf. :D

@all:

Das Vorhaben steht bei mir unter dem Motto "Versuch macht klug" und ist für mich auch ein Experiment. Deswegen ist es mir egal, ob das nun wirtschaftlich ist oder ob die Genauigkeit in der industriellen Fertigung nötig ist oder ob es Sinn macht, auf 3µ genaue Führungen auf eine 1µ genaue Platte zu schrauben.

Primäres Ziel beim gegenwätigen Stand der Dinge ist immer noch, ein möglichst genaues Höhenprofil einer Granitplatte zu erstellen.

Der derzeitige Plan dazu ist, den Abstand der Plattenoberfläche zu einer durch einen Linienlaser aufgespannten Referenzfläche per konfokalem Lasersensor oder chromatisch konfokalem Sensor zu messen. Das könnte so funktionieren, ich habe das aber noch nie gemacht. Hat jemand Verbesserungsvorschläge oder Alternativen zu dieser Vorgehensweise?

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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von VDX » Fr 19 Mai, 2017 11:44 am

... ich bin gerade dabei, mit meinem frisch aufgebauten "Laser-Markierer" alle möglichen Anwendungen auszuprobieren - dazu zählt z.B. auch die Oberflächen-Reinigung oder Laser-Ablation/Laser-Gravieren.

Je nach Material und Absorptionsraten kann ich die Materialoberfläche "umschmelzen" oder per Ablation im Höhenbereich von Mikrometern oder darunter relativ gleichmäßig abtragen ... in Kombination mit einem vorher aufgenommenen Höhenprofil (konfokal, chromatisch, 3D-Scan, ...) ließen sich daraus Abweichungen vom Soll-Maß und Zonen herausrechnen, die noch zu hoch sind ... diese könnten dann in einem weiteren Ablations-Prozeß selektiv abgetragen werden, neu vermessem, neu ablatieren, u.s.w., u.s.f., bis die gewünschte Ebenheit in der Bearbeitungszone erreicht ist.

Mein aktuell verbauter Galvoscanner hat eine Arbeitsfläche von 110x100mm, die gibts aber bis 400x400mm.

Wäre aber auch kein großes Problem, auch mit kleineren Arbeitsbereichen größere Flächen zu bearbeiten - das Programm kann aus einer größeren Geometrie ein "Kachel-Raster" machen und die einzelnen Kacheln nacheinander anfahren und gravieren :freak:

Das ginge dann in etwa in die Richtung "Selektives-Laser-Polieren" (SLP) oder "-Laser-Läppen" (SLL) ... diese Wortschöpfungen sollte ich mir evtl. schützen lassen ;)

Viktor
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Re: Ebenheit mit Laser messen

Beitrag von VDX » Fr 19 Mai, 2017 11:52 am

... gerade ist mir noch eingefallen, daß ich mit dem Galvoscanner ja auch die Oberflächengeometrie und den Abstand zwischen Objektiv und Oberfläche punktuell mit der Positionier-Auflösung der Galvos ausmessen kann!

Das Ergebnis wäre dann ein Punktkoordinaten-Raster von ein paar zig Mikrometern bis zu sub-µ als XY-Auflösung ... die Frage ist nur, wie genau ich die Reflexion des Laserpulses oder die akustische Laufzeit zeitlich auflösen kann, um Z zu bestimmen :freak:

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