Studienabschlussarbeiten

Teilkreise dienen als Winkelmaßverkörperung in Winkelmessgeräten. Die Genauigkeit der Winkelmesseinrichtung wird maßgeblich von der Zentrierung des Teilkreises bestimmt. Es soll ein optimales Korrekturprinzip für die auftretenden Winkelmessfehler konstruktiv in einen experimentellen Versuchsstand für die automatisierte Zentrierung von Teilkreisen für fotoelektrische, inkrementale Drehgeber umgesetzt werden, dass in den vorhandenen MRB-Justageautomat integriert werden kann. Zielforderung ist eine geometrische Restexzentrizität <2,5æm. - Ausgehend von der Beschreibung der Hauptursachen von Winkelmessfehlern bei Drehgebern - geometrische Exzentrizität und Teilungsfehler - werden verschiedene Verfahren dargestellt, die die auftretenden Winkelmessfehler durch Zentrier- bzw. Kompensationsmechanismen berücksichtigen. Als Ergebnis kann die Zentrierung mit zwei diametral angeordneten, fotoelektrischen Ablesesystemen, welche durch Zentrierung des Teilkreises über die geometrische Exzentrizität hinaus einen Anteil des langperiodischen Fehleranteils des Teilungsfehlers berücksichtigt, als optimales Korrekturverfahren benannt werden. - Für das gewählte Verfahren werden Algorithmen zur Auswertung der Messsignale der fotoelektrischen Ablesesysteme zur Bestimmung der Zentrierkenngrößen, d.h. die Bestimmung des Exzentrizitätsvektors entwickelt und mit Hilfe einer Simulation in Labview überprüft. Ferner wird gezeigt, wie aus den Messsignalen der Ablesesystemen die diametrale Anordnung der Ablesesysteme überprüft bzw. justiert werden kann. Mit diesen Voraussetzungen und weiteren relevanten konstruktiven Randbedingungen wurde das Verfahren in eine Funktionsstruktur überführt und konstruktiv umgesetzt. Die Durchführung des automatisierten Zentrierverfahrens mit dem MRB-Justageautomat ist als Ablaufplan beschrieben. Die zu erwartende Genauigkeit des Versuchsstandes kann mit Hilfe der konstruktiven Parameter und Ergebnissen der Simulation geschätzt werden und sie erfüllt die Zielforderung an die geometrische Restexzentrizität.

Die vorliegende Arbeit analysiert die Möglichkeiten der Justage von Abbildungsfehlern (Koma, sphärische Aberration und Astigmatismus) in Mikroskopobjektiven unter Berücksichtigung des Beugungsbilds (Sterntest). Da es sich bei den betrachteten Mikroskopobjektiven der Baureihen OM-2 (9x) und OX-1 (40x) um Mikroskopobjektive der Firma LOMO (St. Petersburg) handelt, wurde ein Teil der Arbeit in Zusammenarbeit mit der Staatlichen St. Petersburger Universität für Informationstechnologie, Mechanik und Optik verfasst, die über gute Kontakte zur oben genannten Firma verfügt. Die Analyse und Justage der Mikroskopobjektive erfolgt mit einem auf dem CMM Messmikroskops der Firma Leitz aufbauenden Versuchsstand. Über einen entsprechenden Adapter ist der Anschluss der Mikroskopobjektive von LOMO möglich. Der visuelle Einblick dieses Mikroskops wurde mit einer USB 2.0 CCD Kamera (752x 582Pixel) ersetzt. Diese Kamera wird mit einem Adapter und einer Tubusverlängerung an dem Mikroskop befestigt und ermöglicht die Digitalisierung der Bilder. Das Fachgebiet Qualitätssicherung der Fakultät Maschinenbau stellte die verwendete Kamera mit der dazugehörigen Software (Treiber) leihweise zur Verfügung. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass zur Auswertung des Bilds eine weitere Vergrößerungsstufe notwendig ist, die man beispielsweise mit einem Okular realisieren kann. Mit Hilfe einer speziellen Bildverarbeitungssoftware kann das Beugungsbild analysiert werden. Dieses Programm wurde mit LabVIEW 7.1 erstellt und ermöglicht unter Zuhilfenahme eines weiteren Programms (C++) den Zugriff auf die von der Kamera aufgenommenen Bilder. Die Punktverwaschungsfunktion (PSF), die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) und die Grauwertverteilung des betrachteten Bilds werden zur Analyse grafisch dargestellt. Das vorhandene reale Beugungsbild kann außerdem mit einem theoretischen idealen Bild verglichen werden. Die Software ermöglicht in Verbindung mit der entwickelten Justagebaugruppe die feinfühlige Justierung der Koma im Mikroskopobjektiv. Um dies zu ermöglichen, wurden aus der Modulationsübertragungsfunktion und der Punktverwaschungsfunktion zwei Justierkriterien abgeleitet, die den Justageerfolg verdeutlichen.