FokusVariationVerfahren

FokusVariationVerfahren, auch bekannt als Fokusvariationsverfahren, ist eine nicht-kontaktige optische Messtechnik zur Erfassung von Oberflächentopographie. Dabei wird eine Szene oder ein Bauteil mit einer Kamera durch verschiebbaren Fokus oder eine verschiebbare Probe aus mehreren Fokuspositionen abgebildet, um daraus eine 3D-Höhenkarte abzuleiten.

Prinzip und Ablauf: Ein präziser Motor verschiebt entweder den Objektträger oder die Objektivgruppe entlang der Z-Achse, während eine Reihe von Bildern aufgenommen wird. Für jedes Pixel der Bilderfolge wird ein Fokusmaß (Schärfegrad) über alle Fokusstufen berechnet. Die Z-Position mit dem maximalen Fokusmaß wird als lokale Oberflächenhöhe interpretiert. Durch Kalibrierung lassen sich diese lokalen Höhenwerte in reale Maßeinheiten umrechnen und eine vollständige 3D-Oberflächenhrstellung erzeugen. Typischerweise liefert das Verfahren zusätzlich Informationen zu Ausrichtung und Randzuständen.

Aufbau und Messung: Typische Instrumente umfassen eine mikroskopische oder macro-optische Optik, eine lichtstarke Kamera, eine präzise Z-Fein- bzw. Ganzhub-Einheit sowie eine Beleuchtung, die Oberflächenkontraste optimal hervorhebt. Telezentrische Optik erleichtert die Abbildung flacher Fehler; die Messfläche wird in Gegensatzpaare gegliedert, wodurch Höhe, Neigung und Topografie abgebildet werden.

Anwendungen: FokusVariationVerfahren wird in der Plan- und Oberflächenmesstechnik eingesetzt, etwa in der Optik- und Feinmechanik, im Werkzeug- und Formenbau, der Automobil- und Elektronikfertigung sowie der Qualitätskontrolle hochpräziser Bauteile und Oberflächen.

Vorteile und Einschränkungen: Vorteile sind Nicht-Kontakt-Messung, hohe vertikale Auflösung und gute Eignung für vertikale Strukturen sowie unregelmäßige Oberflächen. Einschränkungen betreffen reflektive oder translucent Oberflächen, Messgeschwindigkeit bei großen Volumen sowie Abhängigkeit von Kalibrierung und Einstellungen der Beleuchtung.