Die Prüfung asphärischer Formgenauigkeit ist eine große Herausforderung für Hersteller: Es gilt, kleinste Formabweichungen im Nanometerbereich zu messen und dabei möglichst kurze Messzeiten – einschließlich Rüstzeiten – zu ermöglichen. Ein Interferometer des Messtechnikunternehmens Mahr bringt jetzt die Lösung. Es nutzt unterschiedlich gekippte Wellenfronten und ermöglicht die Vermessung der Prüflingsoberfläche in nur 20 bis 30 Sekunden. Als Teil des Gesamtsystems übernimmt ein Hexapod von Physik Instrumente (PI) mehrere Positionieraufgaben in den Bereichen Kalibrierung und Messung.

Mess- und Referenzierungsprozess

Das neue Messsystem erfasst den Prüfling nicht auf einmal, sondern in vielen Subaperturen. Die ungestörten Interferenzmuster der einzelnen Subaperturen werden dann zu einer Topographie der Prüflingsoberfläche zusammengerechnet und die Abweichung von der Sollform bestimmt. Dieses Prinzip ermöglicht es, individuelle Oberflächenformen mit hoher lateraler Auflösung und Messunsicherheiten von unter 50 nm zu messen.
Für die Kalibrierung und Referenzierung wird eine hochgenau gefertigte Kugel bekannter Geometrie für jede Beleuchtungs-Subapertur an eine bestimmte Position gefahren und deren Oberfläche mit der jeweiligen Subapertur gemessen. Da sich laterale Positionsfehler der Kalibrierkugel im Korrekturalgorithmus der jeweiligen Subapertur auswirken, muss auch die Kalibrierkugel präzise positioniert werden. Gefordert ist ein maximaler lateraler Positionierfehler von 5 µm bei einer Wiederholgenauigkeit von weniger als 0,5 µm.
Um die hohen Anforderungen an den Positioniermechanismus sicherzustellen, hat sich Mahr für den Hexapod H-824 von PI entschieden. Das parallelkinematische System positioniert die Kalibrierkugel und vor dem eigentlichen Messvorgang auch den Prüfling in fünf Freiheitsgraden. Hierbei müssen Soll- und Ist-Position sehr genau übereinstimmen. So dürfen z.B. Abweichungen bei der Kippung 60 µrad nicht überschreiten.

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