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Erstellt: Thu, 18 Jul 2019 23:05:53 +0200 in 0.0525 sec


Untersuchungen zur Justage und der Stabilität interferometrischer Längenmessungen in einem hochpräzisen mechatronischen Messsystem - Ilmenau - 43 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Diese Arbeit beschäftigt sich mit Untersuchungen einer elektromagnetisch, kraftkompensierten (EMK-)Waage bezüglich der Gestellverkippung, bei dynamischen und statischen Anregungen. Hierfür werden Untersuchungen mit mehreren Anregungsfrequenzen und -amplituden durchgeführt, um deren Einfluss auf die Verkippung des Gestells zu untersuchen. In mehreren Messkonfigurationen werden die Verkippungen des Gestells und der Lastaufnahme mit Hilfe eines Dreistrahlinterferometers gemessen. Die Messdaten werden aufbereitet und dargestellt. Es werden für die gemessenen Verkippungen Ausgleichsrechnungen vorgenommen, um den Einfluss der Gestellverkippung auf die Verkippung der Lastaufnahme zu untersuchen. Außerdem wird ein Zusammenhang der Auslenkung der Lastaufnahme und der Gestellverkippung untersucht. Hierfür werden statische Messungen vorgenommen, um die Verkippung des Gestells, als Drehfeder-Masse-System abschätzend modellieren zu können.



Manske, Eberhard; Fröhlich, Thomas; Füßl, Roland; Mastylo, Rostyslav; Blumröder, Ulrike; Köchert, Paul; Birli, Oliver; Ortlepp, Ingo; Pruß, Christof; Schwesinger, Folker; Meister, Andreas;
Scale spanning subnanometer metrology up to ten decades. - In: Proceedings of SPIE - Bellingham, Wash : SPIE, Volume 11056 (2019), Seite 110560L-1-110560L-7

Belkner, Johannes; Liu, Hsiu-Wen; Manske, Eberhard; Chen, Liang-Chia;
Novel chromatic confocal differential interference contrast prototype. - In: Proceedings of SPIE - Bellingham, Wash : SPIE, Volume 11056 (2019), Seite 1105611-1-1105611-9

Bischoff, Jörg; Mastylo, Rostyslav; Granet, Gerard; Manske, Eberhard;
Model based laser focus scanning - the path towards improved lateral accuracy. - In: Proceedings of SPIE - Bellingham, Wash : SPIE, Volume 11057 (2019), Seite 110570F-1-110570F-12

Brethauer, Andreas;
Entwicklung einer Methode zur Temperaturbestimmung von Fluiden mithilfe von Berührungsthermometern bei niedrigen Eintauchtiefen - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019 - XVI, 229 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

ISBN 978-3-86360-207-9

Die exakte Bestimmung der Temperatur gewinnt u. a. in der Wärmeverbrauchsmessung eine immer höhere Bedeutung. Hier wird mithilfe der Temperaturdifferenz an einem Vor- und Rücklauf in Kombination mit der Durchflussmenge die entnommene Wärme bestimmt. Messabweichungen haben hier eine direkte Auswirkung auf die Kostenabrechnung. Konstruktionsbedingt ist bei den gängigen Wärmemengenzählern an der Thermometer-Einbaustelle des Rücklaufs nur wenig Platz. Hier wird häufig tangential in das Medium eingetaucht, was eine nicht vernachlässigbare Messabweichung verursacht. In der Arbeit wird die Messabweichung durch Wärmeableitung und das Ansprechverhalten von Widerstandsthermometern bei geringen Eintauchtiefen in ein zu messendes Medium näher untersucht. Dabei wird die Bedeutung einer thermischen Ankopplung des Sensors an das Medium, sowie die Entkopplung von der anders temperierten Umgebung deutlich. Einen Einfluss hat auch das verwendete Medium. In der Wärme-/Kälteübertragung werden häufig Wasser-Glykol-Gemische verwendet. Deren Verwendung hat gerade bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten einen hohen Einfluss auf die thermische Messabweichung und das Ansprechverhalten eines Widerstandsthermometers. Zudem wurde auch die Möglichkeit zur Nutzung des Loop Current Step Response Tests in der Wärmeverbrauchsmessung validiert. Dies erlaubt das Messen von Ansprechzeiten unter Einbaubedingungen. Ziel der Arbeit ist die Nutzbarmachung erzielter Erkenntnisse. So wurde eine Prüfeinrichtung zur Untersuchung von Widerstandsthermometern unter Einbaubedingungen entwickelt und validiert. Diese, als Strömungskanal konzipierte Prüfeinrichtung, erlaubt die Untersuchung des statischen und dynamischen Verhaltens von Thermometern, sowie den direkten Vergleich unterschiedlicher Einbaustellen. Die Messstrecken sind über ein Kleinflansch-Verbindungssystem austauschbar. Die Durchführung und Auswertung der unterschiedlichen Messprogramme läuft automatisch über eine eigens entwickelte Software ab. Eine weitere Neuentwicklung ist ein für niedrige Eintauchtiefen optimiertes Widerstandsthermometer. Hier wurden wärmeleitfähige und thermisch isolierende Kunststoffe kombiniert. So wurde eine gute Ankopplung des Temperatursensors an das zu messende Medium, sowie eine Entkopplung von der anders temperierten Umgebung realisiert.



Weidenfeller, Laura; Hofmann, Martin; Kirchner, Johannes; Supreeti, Shraddha; Rangelow, Ivo W.; Sinzinger, Stefan; Manske, Eberhard;
Micro- and nanofabrication technologies using the nanopositioning and nanomeasuring machines. - In: Proceedings of SPIE - Bellingham, Wash : SPIE, Volume 11056 (2019), Seite 1105637-1-1105637-13

To keep up with Moore's law in future, the critical dimensions of device features must further decrease in size. Thus, the nano-electronics and nano-optics manufacturing is based on the ongoing development of the lithography and encompasses also some unconventional methods. In this context, we use the Nanopositioning and Nanomeasuring Machine (NPMM) to generate features in resist layers by means of Direct Laser Writing (DLW),1 Field Emission Scanning Probe Lithography (FE-SPL)2 and Soft UV-Nanoimprint Lithography (Soft UV-NIL)3 with highest accuracy. The NPMM was collaboratively developed by TU Ilmenau and SIOS Meßtechnik GmbH.4 The tool provides a large positioning volume of 25 mm × 25 mm × 5 mm with a positioning resolution of 0.1 nm and a repeatability of less than 0.3 nm over the full range. Previously a single electron transistor (SET) working at room temperature generated by FE-SPL has been demonstrated.5 However, the throughput is limited because of the serial writing scheme making Tennant's law (At R5 ) valid.6 Here, At is the areal throughput and R the lithographic resolution. Thus, patterning of the whole NPMM positioning area by FE-SPL is very time consuming. In order to address this problem, different strategies and/or combinations are conceivable. In this work a so-called Mix-and-Match lithography is conducted. A fast generation of structures in the sub-micron range is possible by means of DLW. By this, features such as electrical wires, contact patches for bonding or labels are generated in resist. Subsequently, we use FE-SPL in order to define the actual nano-scaled features for quantum or single electron devices. In combination, DLW and FE-SPL are maskless lithography strategies, hence, offering completely novel opportunities for rapid nanoscale prototyping of largescale resist patterns. An explanation of this technique is given in a previous publication.7 Furthermore, after reactive ion etching, the sample can be used as template for Soft UV-NIL, thus resulting in a high-throughput process chain for future quantum and/or single electron devices.



Automatisierte Parametersuche bei der Messung von Mikrostrukturen mit einem Laserfokussensor - Ilmenau - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Ziel der Arbeit war eine automatische Extraktion der Profilparameter aus den Messsignalen durch modellbasierte Verfahren. Die Grundlagen der optischen Messverfahren wurden in Kapitel 3 umfassend vorgestellt. Durch automatische inverse Bildsimulation kann die Messprobe sehr genau bestimmt werden. In dieser Arbeit wurden die Messungen mit einem Fokussensor durchgeführt. Das reale Messsignal besteht aus Millionen Messpunkten und die realen Messdaten sind für die Simulation nicht alle relevant. Ein Programm zur Extraktion der wichtigen Messdaten und Reduzierung der Messpunkte ohne Verfälschung der Messgeometrie wurde entwickelt. Um die Beugungseffekte besser zu verstehen und bei der Simulation gut zu behandeln, wurde das theoretische Modell vorgestellt. Das Simulationsprogramm wurde mit zwei Suchalgorithmen entwickelt, durch die die iterative Anpassung realisiert wird. Die vorhandenen Solver-Routinen, die Beugungseffekte berechnen, wurden bei der Simulation verwendet. Schließlich wurden einige Tests durchgeführt. Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass die Funktion implementiert wurde aber noch zu verbessern ist.



Belkner, Johannes;
Novel chromatic confocal differential interference contrast - Ilmenau - circa 150 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Differentialinterferenzkontrast (DIK) is eine bereits ausführlich untersuchte Phasenkontrasttechnik, die hohen Kontrast auch von nahezu transparenten Objekten, sogenannten schwachen Objekten, erzeugen kann. Dazu treffen zwei lateral minimal versetzte Strahlen auf ein Objekt. Danach werden diese Strahlen zur Interferenz gebracht. Abhängig von diesem Versatz, der sog. Scherung, kann innerhalb des von \textsc{Abbe} gefundenen Beugungslimits der Kontrast lateraler Strukturen senkrecht zur Scherrichtung zu höheren Raumfrequenzen gewichtet werden. DIK hat im Bereich der Biomedizin bereits als qualitatives Bildgebungsverfahren kommerzielle Reife erreicht. Die Weiterentwicklung zu einer quantitativen Oberflächenrekonstruktion, wie sie die fertigende Industrie benötigt, bleibt jedoch eine Herausforderung. Existierende Anläufe nutzen Phasenschiebung, was mehrere Aufnahmen erfordert wodurch Positionierungenauigkeiten die Messung stören können. Die davon rekonstruierte lokale Phasendifferenz ist zudem durch die Phasenambiguität begrenzt auf $2\pi$. Entfaltungsalgorithmen sind notwendig, um diese Limitierung aufzuheben. Die Phasendifferenz kann über die laterale Scherung in eine lokale Steigung der Probe übersetzt werden. Für die vollständige Rekonstruktion eines Profils muss diese Steigung integriert werden. Diese Integration von Messpunkt zu Messpunkt birgt das Problem der Anhäufung aller Unsicherheiten auf dem Weg zum letzten Messpunkt. Verschiedene Algorithmen zur Minimierung dieses Problems wurden bereits entwickelt. Diese Arbeit schlägt einen alternativen Ansatz basierend auf der Kombination aus DIK und dem Prinzip des chromatischen Konfokalmikroskops vor. Die Idee ist, die notwendigen Informationen für die Rekonstruktion der lokalen Steigung im spektralen Interferenzmuster des DIK zu finden. Die darauffolgende Integration soll durch das dem Ansatz unterliegende chromatisch konfokale Signal unterstützt werden. Nach bestem Wissen des Authors ist dieses Prinzip aktuell neuartig. Ein Prototyp wurde zur Verifizierung des vorgeschlagenen Prinzips für den Einsatz auf der verfügbaren Nanopositioniermaschine entwickelt. Besonders ist der Scher- und Phasenschiebmechanismus aus doppelbrechenden Prismen. Erste Ergebnisse zeigen, dass der im vorgeschlagenen Prinzip verwendete Entfaltungsansatz eine Herausforderung bleibt. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um optimierte Parameter für bessere Rekonstruktionsergebnisse zu finden.



Ackermann, Vincent;
Entwicklung und messtechnische Erprobung eines neuartigen, simulationsfähigen Dummy-Aufbaus für Sitzklimamessungen an einem Automobilsitz - Ilmenau - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung und messtechnischen Erprobung eines Dummy-Aufbaus für Temperaturmessungen von Sitzklimasystemen. Dieser Dummy ist für die digitale, numerische Berechnung geeignet. Im Entwicklungsteil liegt der Fokus auf der Ausarbeitung eines konkreten Dummy-Entwurfs. Zum Erreichen dieses Ziels ist das Thema entwicklungsmethodisch aufgearbeitet. Dazu zählen die Konzeption sowie die Erstellung verschiedener Prinzipe mit anschließender Bewertung und dem endgültigen, berechneten und konstruierten Entwurf. Der fertig hergestellte Dummy ist mittels Druckverteilungsmessungen auf seine Flächenabdeckung untersucht. Mit fest definierten Messparametern sind Messungen der Sitzheizung mit dem Dummy an verschiedenen Automobilsitzen geprüft. Diese Messergebnisse dienen als Input zu analogen Sitzklimasimulationen und tragen dazu bei, diese zu optimieren. Mess- und Simulationsergebnisse werden gegenübergestellt und interpretiert.



Fabig, Moritz;
Mess- und Regelungstechnik für den induktiven Abgleich von Drucksensoren - Ilmenau - 44 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Für den Abgleichprozess von Fahrzeugdrucksensoren ist eine stabile Temperierung notwendig, welche derzeit durch Konvektionsöfen erfolgt. Das Verfahren der Induktiven Erwärmung zeigt Vorteile hinsichtlich der realisierbaren Prozesszeit und des Wirkungsgrades. Deshalb soll es zur Kostenreduzierung und Prozessoptimierung in bestehenden und neuen Anlagen eingesetzt werden. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, den Prozess der Induktiven Erwärmung an einer bestehenden Versuchsanlage weiterzuentwickeln und dessen Serientauglichkeit nachzuweisen. Hierfür ist es notwendig, ausgewählte Temperaturmessverfahren auf ihre Eignung hin zu beurteilen. Dies erfolgt mittels Fähigkeitsuntersuchungen an den Messmitteln: Thermoelement, Widerstandsthermometer und Pyrometer. Abschließend wird eine Vorzugsvariante vorgeschlagen. Die Prozessstabilität soll durch einen Reglerentwurf erreicht werden. Hierfür ist an der Anlage ein PID-Regler vorgesehen. Für den rechnerischen Reglerentwurf wird das System über eine Modellbildung, aus dem physikalischen Modell und mittels einer Systemidentifikation, bestimmt. Bei der Verifikation der Temperaturmessmittel treten Messfehler auf, deren Ursachen dargestellt sind. Die bei der Reglererprobung aufgetretenen Abweichungen werden analysiert und in Form einer Anpassung des Reglermodells, an der realen Regelstrecke verifiziert.