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INHALTE

Publikationen

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Erstellt: Fri, 27 Nov 2020 23:18:34 +0100 in 0.0541 sec


Plambeck, Adrian;
Entwurf einer Hardware zur Bereitstellung von Sensor- und Aktorschnittstellen über Ethernet. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

In dieser Arbeit geht es um den Entwurf einer Hardware die diverse Sensor- und Aktor Schnittstellen zur Verfügung stellt. Kommerzielle Hardware ist oft zu teuer oder zu umfangreich für kleinere Messungen oder Experimente. Daher wird eine kostengünstige Alternative gesucht. Dies wird gelöst durch den Gebrauch eines Mikrocontrollers mit diverser Peripherie. Dazu gehören ein AD- und DA-Wandler und zwei Schieberegister. Dabei wird in dieser Arbeit auf die Hardwareauswahl eingegangen, die Schnittstellen der Peripherie, sowie auf die Programmierung des Mikrocontrollers.



Verbesserung der Messgenauigkeit von Autofokussensoren bei der Messung von Mikrostrukturen. - Ilmenau. - 80 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Verbesserung der lateralen Messgenauigkeit von Autofokussensoren bei der Messung von Mikrostrukturen. Die Kombination von optischen Fokussensoren mit der Nanomessmaschine erlaubt eine große Submikrometergenauigkeit, wobei eine vertikale Auflösung von 1 nm dadurch erreicht werden kann. Die laterale Auflösung bleibt jedoch aufgrund der Laserspotgröße und der Beugungseffekte beschränkt (circa 600 nm). Um diese laterale Beschränkung zu überwinden, wurden zunächst praktikable Messverfahren vorgeschlagen und durchgeführt. Einerseits wurden an einem Variable Height Kalibrier-Normal bilaterale Messungen mit dem Laserfokussensor bei unterschiedlichen Grabentiefen durchgeführt. Andererseits wurden die gleichen Stellen und die realen Grabenbreiten sowohl mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) als auch mit dem Rasterkraftmikroskop (AFM) gemessen und ausgewertet. Es wird durch die durchgeführten Messungen nicht nur die laterale Breitenabweichung zwischen den Laserfokussensor-Signalen und den realen Breiten bewertet, sondern auch eine apriori Modellgeometrie für den Simulator gebildet. Im Rahmen dieser Arbeit wird, der von Dr. Jörg Bischoff entwickelte Simulator, welcher auf einem Modell basiert, weiterentwickelt, um die laterale Beschränkung zu überwinden. Die Weiterentwicklung basiert u.a. auf der Implementierung der C-Methode zusätzlich zur Rigorous Coupled-Wave Analysis Methode. Die genannten Solver werden getestet. Außerdem werden die Einflüsse von Parametern wie Wellenlänge und Numerische Apertur auf die Lage der maximalen Überschwinger, die sowohl bei den Messungen als auch bei den simulierten Signalen entstehen, analysiert. Um die simulierten Signale mit den Messungen vergleichen zu können, werden die Profilgeometrie aus dem REM und AFM Messungen abgeleitet. Auf dieser Basis werden mit dem Search Engine die simulierten Signale generiert und die Breiten von REM-AFM Messungen mit dem generierten Modell verglichen. Anhand von Simulationen und deren Vergleich mit gemessenen Signalen des Laser-Fokus-Sensors wird die erreichte Leistungsfähigkeit der Simulationssoftware demonstriert.



Röse, Anni; Liu, Yang; Köchert, Paul; Prellinger, Günther; Manske, Eberhard; Pollinger, Florian;
Modulation-based long-range interferometry as basis for an optical two-color temperature sensor. - In: Proceedings of the 20th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2020), S. 299-300

Darnieder, Maximilian; Pabst, Markus; Fröhlich, Thomas; Theska, René;
Corner loading and its influence on the tilt sensitivity of precision weighing cells. - In: Proceedings of the 20th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2020), S. 95-98

Dannberg, Oliver; Kühnel, Michael; Fröhlich, Thomas;
Development of a cantilever calibration device :
Entwicklung einer Cantileverkalibriereinrichtung. - In: Technisches Messen : tm ; Sensoren, Geräte, Systeme ; Organ des AMA Fachverbands für Sensorik e.V. und der NAMUR, Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regelungstechnik der Chemischen Industrie.. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2196-7113, Bd. 87 (2020), 10, S. 622-629

Das Messen kleiner Kräfte ist in vielen wissenschaftlichen Bereichen, wie beispielsweise der Physik oder Biologie, erforderlich. Bei Kräften im Bereich von Nanonewton werden typischerweise AFM-Cantilever als Kraftsensoren genutzt. Die Steifigkeit des Cantilevers muss bekannt sein um von der Durchbiegung auf die Kraft zu schließen. Aufgrund von Fertigungsabweichungen kommt es zu einer großen Streuung der Cantileversteifigkeit. Für eine präzise Kraftmessung muss daher jeder einzelne Cantilever kalibriert werden. Das derzeit genauste Kalibrierverfahren basiert darauf die Kraft-Weg-Kennlinie des Cantilevers statisch zu messen und ihren Anstieg zu bestimmen. In diesem Artikel wird ein neuartiger Prüfstand beschrieben welcher nach diesem Prinzip arbeitet. Ein Interferometer misst die Position und eine neuartige, eingelenkige Wägezelle die Kraft des Cantilevers. Die Wägezelle wurde in zwei unabhängigen Experimenten mit übereinstimmendem Ergebnis kalibriert. Abschließend werden die Messergebnisse einer Cantileverkalibrierung präsentiert.



https://doi.org/10.1515/teme-2020-0064
Zhongwei, Zhang;
Untersuchung des Einflusses der Einspannungsgestaltung auf die Nichtlinearitäten einer Parallelanordnung von Blechfedern. - Ilmenau. - 59 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Blechfeder, die durch die Messung der unter einer bekannten Last erzeugten Verformungswerte der Blechfeder realisiert wird. Damit die Messzuverlässigkeit erhöht wird, wurde die zur Ermittlung der Federverformung entwickelten Prüfeinrichtung untersucht und optimiert. Der Schwerpunkt davon war zur Analyse des Einflusses der Einspannungsgestaltung, die zur Fixierung der zwei parallel ausgelegten Blechfedern spezifisch konzipiert wurde. Damit kann die Messabweichung, die aufgrund der Deformation innerhalb der Einspannung verursacht wurde, bestimmt und durch Optimierung der Einspannung möglichst reduziert werden. Die zur Untersuchung verwendeten Blechfedern wurden jeweils aus zwei Federmaterialien (NiTi und CuBe2) fertigt. Durch die Messungen wurden die mechanischen Kennwerte wie Hysterese und elastische Nachwirkungen der Blechfeder ausgewertet. Anschließend wurde gleichzeitig auch ein Finite-Element-Modell entwickelt. Damit wurden die Verformungen der Blechfedern sowohl beim Idealfall als auch mit dem Einfluss der Einspannung simuliert und berechnet. Auf dieser Weise ließen sich die Ergebnisse der Federverformung vergleichen, die jeweils von der experimentellen Messung und der Simulation ermittelt wurden. Der Einfluss der Einspannung wurde anhand der Differenz der Ergebnisse festgelegt. Des Weiteren wurde die Linearität der Federverformung mithilfe der Simulation beobachtet, indem die Analyseeinstellung der Simulation je nach der Randbedingung der Verformung geändert wurde. Schließlich wurden die Optimierungskonzepts der Einspannung durch das Finite-Element-Modell simuliert und prüft, damit die Optimierungswirkung auf die Messabweichung analysiert werden kann.



Hoffmann, Maximilian;
Entwicklung und Konstruktion eines Prüfstandes für eine pneumatische Gewichtskraftkompensation. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Da sich die Präzisionsmesstechnik in den letzten Jahren weltweit immer weiter als Schlüsseltechnologie entwickelt hat, fordert die Industrie immer genauere und verlässlichere Geräte und Maschinen. Das Fachgebiet Prozessmess- und Sensortechnik der Technischen Universität Ilmenau forscht und entwickelt auf diesem Gebiet sehr erfolgreich. Thema der Bachelorarbeit ist die Entwicklung und Konstruktion eines Prüfstandes für eine pneumatische Gewichtskraftkompensation. Diese Gewichtskraftkompensation soll in der Nanomess- und Positioniermaschine NPMM-200 der Technischen Universität Ilmenau zum Einsatz kommen. Vor dem Verbau muss diese Komponente jedoch in einem Prüfstand validiert und getestet werden, damit die eigentliche Maschine nicht beschädigt oder gefährdet wird. Weiterhin sollen alle Baugruppen der Kompensation ohne Änderung mit der NPMM-200 kompatibel sein. Nach der Erarbeitung eines Überblickes über den Stand der Technik und bekannten Lösungen werden nach Grundsätzen der Entwicklungsmethodik Lösungsmöglichkeiten für die Funktionserfüllung betrachtet und die geeignetsten ausgewählt. Ausgehend davon wird ein konkretisiertes technisches Prinzip erstellt und daraus eine Konstruktion mit entsprechenden Berechnungen und Dimensionierungen abgleitet. Den Schluss bilden die Montage und die Inbetriebnahme des Prüfstandes.



Hu, Xingta;
Kohärente Fourier Transformations Scatterometry (CFT). - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die vorliegende Masterarbeit beschreibt die Untersuchung der Machbarkeit von Messungen periodischer und nichtperiodischer Linienstrukturen mit Subauflösungsdimensionen mittels eines neuartigen Coherent Fourier Transformation Scatterometry-Prinzips mit Shack-Hartmann Sensor gemessenen Wellenfront. Zuerst werden die Aufbauten und Justieren für diese Geräte in den Details vorgestellt. Und dann werden die Messungen für die periodischen und nichtperiodischen Strukturen durchgeführt. Schließlich werden die Ergebnisse laut der Zernike-Polynome ausgewertet. Aus unseren Messungen ist zu erkennen, dass die Informationen von dem Wellenfront die Profile der Strukturen rekonstruieren kann. Von größerem Interesse waren für uns nichtperiodische Strukturen, die mit dem klassischen Optical Critical Dimension-Verfahren nicht gemessen werden können.



Krause, Leon;
Weiterentwicklung eines sensorbasierten Condition-Monitoring-Systems für Schleifspindeln. - Ilmenau. - 101 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die vorliegende Bachelorarbeit behandelt die Weiterentwicklung eines Condition-Monitoring-Systems für Schleifspindeln der Robert Bosch Manufacturing Solutions GmbH. Das System soll zur Vermeidung ungeplanter Maschinenstillstände aufgrund eines Versagens der Wälzlager nach der Wartungsstrategie des Predictive Maintenance beitragen. Dazu werden ein bereits vorhandenes Konzept der Schwingungsüberwachung und ein Softwareprototyp um weitere Auswertemethoden und Kennzahlen zur Bewertung des Lagerzustands ergänzt. Dabei bestätigt sich, dass nur die Analyse des Trendverhaltens der Kennwerte eine Zustandsdiagnostik zulässt. Erkannt wird auch, dass nur die Kombination einer Vielzahl verschiedener Kennwerte eine verlässliche Aussage über den Spindelzustand ermöglicht. Zusätzlich wird das Konzept um eine Temperatur- und Leistungsüberwachung erweitert. Beim Vergleich erster Messungen dreier Spindeln mit unterschiedlicher Laufzeit zeigt sich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der elektrischen Wirkleistung des Antriebs und dem Lagerzustand. Auch eine Integration von Kennwerten der Spindeloberflächen- und Kühlmitteltemperatur kann unter bestimmten Voraussetzungen die Zuverlässigkeit des Zustandsüberwachungssystems verbessern. Weiterhin wird gezeigt, dass die gewichtete Zusammenfassung aller Bewertungskennzahlen zu einem Statuswert eine frühzeitigere Schadenserkennung erlaubt. Die Erkenntnisse dieser Bachelorarbeit bilden die Grundlage für anstehende Trendanalysen zur Schwingungs-, Temperatur- und Leistungsüberwachung an im Serienbetrieb laufenden Schleifmaschinen.



Beerel, Joseph;
Leistungsuntersuchung und Erweiterung einer 600 kg Edelstahl-Brückenwaage. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Diese Arbeit befasst sich mit einer Edelstahl-Brückenwaage, welche als Hochlastkomparator eingesetzt werden soll. Es wird die Leistungsfähigkeit eines vorhandenen Entwicklungsmusters untersucht. Anschließend erfolgt eine Spezifizierung des Gerätes auf verschiedene Lastbereiche, indem die Hebelbeweglichkeiten des Systems verbessert werden. Dabei liegt der Fokus darauf, mit dünnen Federelementen geringer Steifigkeit den Einfluss von unumgänglichen Fertigungstoleranzen auf die Wiederholbarkeit der Waage zu eliminieren.Vor und nach dem Umbau des Systems werden Messungen zur Einschätzung der Leistungsfähigkeit durchgeführt. Anhand dieser Erkenntnisse wird die Praktikabilität dünnster Federelemente im Kontext dieser Brückenwaage abgeschätzt und es werden Verbesserungen vorgeschlagen.