Systeme zur optischen Messung sind oft kompliziert und ­Anwendungsfehler daher nicht selten. Eine neue Software soll den Nutzer durch den Überprüfungs- und Messprozess und die ­anschließende Auswertung führen, um Fehler zu ­verhindern.

 Optische Messtechniken wie Weißlichtinterferometrie oder Konfokalmikroskopie bieten bei der Erfassung von Bauteilen flächige Informationen bei geringen Messzeiten und hohen Auflösungen. Um eine gute und qualifizierte Messung mit optischer Messtechnik durchführen zu können, ist häufig neben dem Wissen um den Umgang mit einem speziellen Messgerät ein detailliertes Wissen über das Messverfahren selbst und dessen physikalische Grenzen notwendig. Ohne dieses Wissen kann es vorkommen, dass z. B. ungeeignete Objektive für eine Messung ausgewählt werden und als Folge davon die Oberfläche nicht korrekt erfasst wird.
Für die Auswertung einer Messung existieren zahlreiche Normen, die eine sinnvolle und vergleichbare Auswertung sicherstellen sollen. Der Anwender benötigt somit auch die Kenntnis über diese Normen und Richtlinien, da sonst auch bei korrekter Messung ein nicht aussagekräftiges Ergebnis entsteht. Fehlt es an Standardisierung und Vergleichbarkeit mit anderen optischen sowie taktilen Verfahren, steht dies außerdem einer breiteren Akzeptanz dieser Technologie im Wege.

Das Ziel: Eine Assistenzsoftware
Hier setzt die Assistenzsoftware OptAssyst an. Sie soll die Nutzer optischer Messgeräte bei der Wahl der richtigen Konfiguration für eine Messung unterstützen und so verhindern, dass Messungen durchgeführt werden, die nicht die wahre Oberfläche repräsentieren. Ebenfalls werden die den Normen entsprechenden korrekten Auswerteschritte vorgeschlagen.
Die Software ist außerdem ein Referenzsystem, das Auswertungsalgorithmen für Messdaten und auch Kalibriermodule zur Verfügung stellt, die herstellerunabhängig für einen Vergleich der Charakteristika von Messgeräten verwendet werden können.

Aufbau der Software
Die Software selbst ist modular aufgebaut. Die Benutzeroberfläche umfasst die Module Messplanung, Kalibrierung und Auswertung und greift hierbei auf externe Module für die notwendigen Berechnungen zu. Zentrale Datenquelle ist eine Datenbank für Messgeräte und Objektive, in welcher die relevanten Parameter wie Auflösung oder Bildfeldgröße hinterlegt sind und die als Informationsgrundlage für die einzelnen Module dient.
Einer von drei Anwendungsbereichen ist die sog. Messplanung. Sie soll den mit optischen Messverfahren nur wenig erfahrenen Anwendern bei die Wahl der für die Messung richtigen Parameter unterstützen. Vom Benutzer werden Eingaben zur Beschaffenheit des Messobjektes gefordert, so z. B. eine Abschätzung der auftretenden Strukturhöhen und -breiten sowie die Art der Oberfläche (homogen oder inhomogen). Ebenso wird abgefragt, welche Kennwerte gewonnen werden sollen (z. B. der flächige Rauheitsparameter Svk) und wie die erwarteten Werte für diese Größen spezifiziert sind. Anschließend werden die für die Messung zur Verfügung stehenden Messgeräte ausgewählt. Diese sind in einer eigenen Datenbank mit den dazugehörigen Objektivdaten hinterlegt. Anhand dieser Daten werden die vorhandenen Objektive bezüglich der vorliegenden Messaufgabe bewertet. Diese Bewertung erfolgt anhand einer Entscheidungslogik für die ausgewählten Messgeräte. Ebenso werden die gemäß Norm vorgeschriebenen Filtereinstellungen für die anschließende Auswertung ausgewählt. Dann wird dem Benutzer eine Zusammenfassung der Handlungsempfehlungen angezeigt. Derzeit ist dieses System für Konfokalmikroskope und Weißlichtinterferometer implementiert. Es können Messungen durchgeführt und ausgewertet werden, ohne dabei Fehler zu begehen, die dazu führen können, dass die Rauheit der Oberfläche aufgrund der Wahl der Gerätekonfiguration falsch erfasst oder nicht normgerecht ausgewertet wird. Beispielsweise kann es bei zu klein gewählter Vergrößerung vorkommen, dass die Strukturen nicht aufgelöst werden und es zu einer Unterabtastung der Oberfläche kommt, was sich nach der Auswertung in massiv falschen Kennwerten niederschlägt.
Wird dagegen bei der Auswertung eine falsche Filterwellenlänge gewählt, führt dies entweder dazu, dass die Rauheit selbst aus der gemessenen Fläche schon herausgefiltert wird oder aber, dass die zugrunde liegende Form nicht entfernt wird. Auf diese Weise wird sie mit in die Rauheit hineingerechnet, was in beiden Fällen zu starken Abweichungen der ermittelten Kennwerte von den korrekten Werten führen kann.

Nutzerassistenz
Nur ein korrekt funktionierendes Messgerät kann sinnvolle Ergebnisse liefern. Aus diesem Grunde stellt die Software zusätzlich ein Modul zur normkonformen Kalibrierung der Messgeräte zur Verfügung. Ein „Assistent" geleitet den Anwender hierbei durch die durchzuführenden Überprüfungsprozeduren, wie etwa die Kalibrierung der vertikalen Achse oder das Feststellen einer Bildfeldwölbung und eines Messgeräterauschens. Er wird dabei vom System durch die einzelnen zu tätigenden Eingaben geführt, sodass alle essentiellen Angaben berücksichtigt werden. Zum anderen existiert für das Softwarepaket eine umfangreiche Programmhilfe, in der die einzelnen zu tätigenden Schritte nochmals aufgelistet sind, kurz erläutert werden und über die reine Programmbedienung hinaus Informationen bezüglich der zugrunde gelegten Normen und Richtlinien bereit gestellt werden. Die Vorgehensweise hierfür ist an entsprechende VDI-Richtlinien angelehnt. Zudem können durch die integrierte Protokollierung Probleme, die schleichend auftreten, früher erkannt werden.

Perspektive
OptAssyst entstand im Rahmen eines Forschungsprojektes unter Mitwirkung eines breiten Konsortiums von PTB, Forschungsinstituten, Messgeräteherstellern und Industrieanwendern und steht nun in der ersten finalen Version zur Verfügung.
Mittelfristig soll dieses Softwareprojekt von der PTB weiter betreut und erweitert werden. Dies bedeutet, dass zum einen stets die aktuellen Entwicklungen in der Normen­umgebung eingebunden werden können, zum anderen aber auch, dass Fortschritte in den jeweiligen Messtechnologien in den Messplanungsmodulen berücksichtigt werden können. Weiterhin soll es Messgeräteherstellern durch die modulare Struktur in Zukunft ermöglicht werden, eigene Messplanungsroutinen zu erarbeiten und diese in die OptAssyst-Software einzubinden. Dabei erhalten die Messgerätehersteller nur Zugriff auf die Messplanung, nicht aber auf Auswerte- oder Kalibriermodule, um hierfür die Herstellerunabhängigkeit zu bewahren.