Messtechnik

Rückführbare Messmittel für die Nanomesstechnik

PI qualifiziert seine Produkte mit externen Messmitteln. Diese sind teilweise kalibriert und auf ein Normal zurückzuführen. 

Für Längenmessungen kommen im einfachsten Falle Messtaster zum Einsatz. PI verfügt aber auch über einige hochauflösende Interferometer führender Hersteller von Messausrüstungen.

MessmittelBezeichnungAuflösung / DPMIGenauigkeit
5 x LaserinterferometerZYGO ZMI10001,24 nm2,4 nm
2 x LaserinterferometerZYGO ZMI20000,31 nm2 nm
3 x LaserinterferometerZYGO ZMI40000,151 bis 0,019 nm2 nm
1 x LaserinterferometerSIOS SP120d1,24 nm-

 

 

 


Messmittel von PI

Mit dem inkrementellen Encoder PIOne und kapazitiven Sensoren stellt PI eigene Messtechnik für den Einbau in PI Produkte her. Diese Messmittel werden auch in Fertigungs- und Qualifikationsvorrichtungen verwendet, um Auflösungen unterhalb eines Nanometers zu messen, sie sind aber nicht kalibriert.

PI verfügt ferner über 3D-Koordinatenmessmaschinen und über einen 6D-Lasertracker für die Qualifikation von Hexapodsystemen.

Winkelmessungen werden, je nach Winkelbereich, mit Autokollimatoren (insgesamt 7 Stück, davon 4 kalibriert), Inklinometern, inkrementrellen Drehencodern oder den Interferometern vorgenommen.

Da PI im Bereich Piezotechnologie und Piezomotoren auch Materialforschung betreibt, befinden sich auch zwei Weißlichtinterferometer im Messpark von PI.

Vibrometer messen die Geschwindigkeit und Schwingungseigenschaften von Positioniersystemen bis max. 25 kHz.

Messtechnik-Standards

Die Qualifikation von PI Produkten orientiert sich an:

  • DIN ISO 230-2
    Prüfregeln für Werkzeugmaschinen 
    Teil 2: Bestimmung der Positioniergenauigkeit und der Wiederholpräzision der Positionierung von numerisch gesteuerten Achsen

    Abweichend von der Norm wird die Wiederholgenauigkeit der Positionierversteller jedoch mit einer Streubreite von 1-Sigma statt 3-Sigma angegeben.

  • VDI/DGQ 3441 
    Statistische Prüfung der Arbeits- und Positionsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen

Beide Normen sind stark ausgerichtet auf die Spezifikation von Werkzeugmaschinen. Sie berücksichtigt dabei keine Besonderheiten der Präzisions-Positioniertechnik im Nanometerbereich, wie sie beispielsweise von PI angeboten wird.

PI und andere führende Hersteller von Präzisionspositionierausrüstung haben den Mangel erkannt. Gemeinsam mit dem National Institute of Standards and Technology wurde ein Projekt ins Leben gerufen, das sich dieser speziellen Klasse von Positionierern annehmen soll ("Methods for Performance Evaluation of Single Axis Positioning Systems: A New Standard").

Fehlende Normen in der Nanopositioniertechnik:

der Begriff der "Auflösung" erfährt je nach Anbieter unterschiedlichste Interpretationen – von der kleinsten ausführbaren Schrittweite bis hin zu für den realen Einsatz der Versteller bedeutungslosen, absurd kleinen Werten im Picometer-Bereich, die sich bei einer mathematischen Transformation in den Frequenzraum ergeben.


Nanometrologie-Räume

Jedes Fertigungsfraktal bei PI besitzt eigene Messtechnikausrüstung. Neben den Messmitteln gehören dazu auch schwingungsisolierte Honeycombtische.

Langzeitmessungen, bei denen die Positionsstabilität über mehrere Stunden nachgewiesen werden sollen, sowie Messungen unterhalb eines Nanometers, werden in speziellen, klimastabilen Messräumendurchgeführt.

Die seismische, elektromagnetische und thermische Isolierung der Testlabore sorgt für eine Temperaturstabilität besser als 0,25 °C in 24 Stunden. Messgenauigkeiten bis in den Picometerbereich setzen Standards in der Vermessung von Nanopositionierprodukten.