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Kunststoffoptiken

Hohe Formgenauigkeit für die LED-Beleuchtung

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Anbieter zum Thema

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
FAULHABER Antriebssysteme
MES Electronic Connect GmbH & Co. KG
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Alle genannten Eigenschaften erschweren es, die betreffenden Geometrien zu erfassen, sowohl mit taktilen, als auch mit optischen Verfahren. Problematisch sind dabei vor allem asphärische oder freigeformte Neigungen der Oberfläche, da der Akzeptanzbereich konventioneller Verfahren in der Regel oberhalb von 30° endet. Diese Einschränkung gilt für weite Teile der zur Verfügung stehenden Messverfahren, vom punktförmig taktilen KMG aufgrund systemimmanenter Fehler in der Kompensation des Tastkugelradius, bis hin zu flächigen optischen Verfahren, beispielsweise der Konfokalmikroskopie, deren ausgesandter Prüfstrahl nicht wieder zum Objektiv zurück gelangt.

Die Oberflächengeometrie stückweise erfassen

Eine mögliche Lösungsvariante stellt die neigungsabhängige Positionsänderungen zwischen Sensor und Prüfling dar. Sie gehört bei taktilen Verfahren bereits seit vielen Jahren zum Stand der Technik und erfasst stückweise die Oberflächengeometrie, nach derer die Einzeldaten zusammengesetzt werden können. Typische Kippwinkel liegen ebenfalls bei ca. 30°, wodurch in Summe Steigungen von ca. 60° taktil erfasst werden können.

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Vor allem in der Produktion optischer Komponenten ist die berührungslose Erfassung häufig erforderlich. Das trifft bei LED-Vorsatzoptiken sowohl auf die in der Regel aus Kunststoff bestehende Optik, als auch auf den ebenso empfindlichen Formeinsatz zu. Insofern existieren bei einigen optischen Verfahren die beschriebene Positionierkinematiken. Hierzu gehören beispielsweise punktmessende Sensoren, welche in einer 3-achsigen Bewegung den Sensor nicht nur lateral, sondern auch in seiner Neigung zustellen und über den zusätzlich rotierenden Prüfling führen. Gleiches gilt für flächige Sensoren, die Subaperturen der Prüflingsoberfläche aufnehmen und diese anhand eines Überlappbereichs zur Gesamtkontur zusammensetzen.

Eine solche Verknüpfung mehrerer Messungen ist jedoch nicht trivial. Insbesondere bei merkmalsarmen Oberflächen kann es hier zu unerwüschten Artefakten kommen, welche die Gesamtmessung schließlich unzulässig beeinträchtigen. Andererseits ist es auch mit solchen Verfahren schwierig Freiformflächen zu erfassen, da nicht rotationssymmetrische Neigungen nur im Aktzeptanzbereich des Sensors ausgewertet werden können. Dieser Bereich wird bei optischen Verfahren durch die sogenannte numerische Apertur, auch kurz NA, gekennzeichnet und ist unter anderem Gegenstand stetiger Weiterentwicklung auf der Sensorseite.

* Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher ist Direktor und Leiter der Abteilung Produktionsmaschinen am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT Bernd Meiers ist wissenschaftlicher Autor, Daniel De Simone und Reik Krappig sind wissenschaftliche Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut IPT in Aachen.

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