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Achse und Portal vermessen – mit der eigenen Bildverarbeitung

Eine Anlage, die auf ±1 µm platzieren soll, misst zwar sauber – bewegt sich aber trotzdem so, wie ihre Mechanik das zulässt.

Photonik & Laser Sensorik & Messtechnik

Achse und Portal vermessen – mit der eigenen Bildverarbeitung

Photonik & Laser Sensorik & Messtechnik

01Ausgangslage

Eine Anlage, die auf ±1 µm platzieren soll, misst zwar sauber – bewegt sich aber trotzdem so, wie ihre Mechanik das zulässt. Und über die wusste niemand etwas Belastbares. Das Datenblatt des Mikroschlittens, der die Kameraoptik in z verfährt, nennt in derselben Tabelle zwei Zahlen: 0,1 µm Wiederholgenauigkeit und ±150 µrad Nick- und Gierfehler. Letzteres macht bei 175 mm Abstand zur Fokusebene ±26 µm. Faktor 260 zwischen den beiden Angaben, und keine Möglichkeit zu entscheiden, welche die Anlage erbt.

02Vorgehen

Wir haben das Messmittel genommen, das ohnehin schon in der Anlage steckte: die drei kalibrierten Kameras, die die Positionsmarken finden. Statt auf das Produkt haben wir sie auf die Maschine gerichtet – Marke im Bild, definierter Verfahrbefehl, gemessene Verschiebung. Kein zusätzliches Interferometer, keine externe Messtechnik, nur eine umgedrehte Blickrichtung.

03Ergebnis

Zahlen statt Vermutungen, und zwar solche, die in keinem Lieferantendatenblatt stehen. Der Schlitten wandert beim Verfahren um 3,8 bis 10,6 µm seitlich, und zwar periodisch mit rund 0,5 mm Periode – das ist die Wälzbewegung der Führung, nicht der Antrieb. Vorspannen brachte Faktor drei, ein anderer Führungstyp Faktor sechs. Am Portal fanden wir zwei Mikrometer Umkehrspiel: doppelt so viel wie das gesamte Platzierbudget der Anlage. Nach dem Versteifen waren es 0,3 bis 0,6 µm.

Was steckt drin

Zwei vollständige Messkampagnen: die Seitwärtsbewegung der Kameraoptik über den z-Hub an vier Kamerapositionen, in drei Ausbaustufen; und das Portal mit befohlenen Schritten von 10, 20 und 30 µm in x und y, mit Rückkehr zum Ausgangspunkt, Querkopplung und Ruhedrift – jeweils vor und nach dem Versteifen, gemessen über drei Kameras gleichzeitig.

Und wie ging es weiter

Das Versteifen hat alles auf einmal verbessert: die Ruhedrift von 2,6 auf 0,3 µm, die Schritttreue von −2 auf −0,4 µm, den Rückkehrfehler von 19 auf 0,4 µm. Genau so sieht ein Steifigkeitsproblem aus, wenn man es endlich als eines behandelt. Und die Methode ist geblieben: Wo eine Anlage ohnehin ein subpixelgenaues Kamerasystem mitbringt, ist das oft das einzige Messmittel vor Ort, das die Maschine selbst vermessen kann.

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