Development of 3D force sensors for nanopositioning and nanomeasuring machine. - In: Sensors, ISSN 1424-8220, Bd. 9 (2009), 5, S. 3228-3239
http://dx.doi.org/10.3390/s90503228
High precision metrological nano measuring machine. - In: MST news, ISSN 0948-3128, (2009), 1, S. 27-28
Continuing growth of the market for micro and nano system technologies is driven by increasing needs for components functionality for the automotive and consumer-oriented market. The cutting-edge technology comes for this market from the semiconductor industry, the biggest driver for the nano world.
Friction identification and compensation on nanometer scale. - In: IFAC Proceedings Volumes, ISSN 1474-6670, Bd. 41 (2008), 2, S. 2014-2019
This work concerns the modelling and experimental verification of the highly nonlinear friction behavior in positioning on the nanometer scale. The main goal of this work is to adjust and identify a simple dynamic friction model which allows a model-based estimation of the friction force in combination with the system inertia against displacement. Experiments in the pre-sliding and sliding friction regimes are conducted on an experimental setup. A hybrid two-stage parameter estimation algorithm is used to fit the model parameters based on the experimental data. Finally, the identified friction model is utilized as a model-based feedforward controller combined with a classical feedback controller to compensate the nonlinear friction force and reduce tracking errors.
https://doi.org/10.3182/20080706-5-KR-1001.00342
Realisierungsmöglichkeiten für intelligente Temperaturfühler in der Verfahrenstechnik. - In: Automation 2008 - Lösungen für die Zukunft, (2008), S. 27-30
Digitale Signalverarbeitung in der dynamischen Wägetechnik, 2008. - Online-Ressource (PDF-Datei: 141 S., 2522 KB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2008
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung der Algorithmen der digitalen Signalverarbeitung in der dynamischen Wägetechnik. Alle Betrachtungen beziehen sich auf einen Typ der dynamischen Waagen, die Kontrollwaage. Die dargelegten Verfahren sind für jeden anderen Waagentyp anwendbar, der für die dynamischen Messungen eingesetzt wird. Die erforderlichen messtechnischen Parameter der Kontrollwaagen anhand der Klassifizierung nach der internationalen metrologischen Empfehlungen OIML R51 und unter Berücksichtigung der Anforderungen der Fertigpackungsverordnung wurden berechnet. Im Störspektrum einer Kontrollwaage spielen harmonische Komponenten eine dominierende Rolle. Ein Teil der Arbeit beschäftigt sich mit den Untersuchungen dieser Art der Störsignale. Es wurde der Einfluss der Abtastrate auf das Spektrum und die Standardabweichung des Quantisierungsfehlers bei der Signaldigitalisierung erläutert, ein Verfahren zur Ermittlung der tatsächlichen Größe der Aliasingfrequenzen beschrieben, die Änderung der Standardabweichung einer mit einem Mittelwertbildner gefilterten harmonischen Schwingung in Abhängigkeit von der Filterordnung untersucht. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt im Entwurf der digitalen Filter, die als kaskadierte Mittelwertbildner verwirklicht werden. Diese Filterart zeichnet sich durch eine Reihe der Vorteile aus. Dazu gehören eine einfache Realisierbarkeit, die Möglichkeit zur schnellen Umstellung der Gruppenlaufzeit und die leichte Anpassung an die Signalform. Alle diese Eigenschaften entsprechen den Anforderungen an die digitale Signalverarbeitung in der dynamischen Wägetechnik. Es wurden Algorithmen zum Entwurf der angepassten Filterung auf Basis der kaskadierten Mittelwertbildnerstrukturen sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich vorgestellt und verglichen. Im praktischen Teil wurde die Umsetzung eines der Verfahren in einer realen Waage gezeigt. Zur Triggerung der Zeitpunkte des Messanfangs und des Messendes werden Lichtschranken eingesetzt, die am Anfang und am Ende des Wägebandes angebracht sind. In der vorliegenden Arbeit wurde eine modifizierte Variante der Lichtschrankenanordnung beschrieben, die die Möglichkeit vorsieht, die Gruppenlaufzeit des eingesetzten Filters an die verfügbare Messzeit anzupassen. Praktische Umsetzung des Prinzips wurde gezeigt. Ein weiterer Ansatz, der in der Verwendung zu diesem Zweck digitaler Differenzierer besteht, wurde herausgearbeitet.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=11898
Limits of precision measurements based on interferometers. - In: Fourth International Symposium on Precision Mechanical Measurements, 2008, 713002, insges. 6 S.
Laser interferometric methods are employed in precision measurements and positioning tasks, since they provide the means for attaining high metric resolution and precision, even over large measurement ranges. The most important fundamental principles of heterodyne and homodyne interferometers are discussed. A metrological analysis makes it possible to describe the advantages and limits of laser interferometry. The design and functionality of fibre-coupled miniature interferometers are described. The broad applicability of interferometers to microtechnology, nanotechnology and precision mechatronics is explained.
Uncertainty consideration of the mirror-interferometer system in nanopositioning and nanomeasuring machines. - In: Interferometry XIV: applications, ISBN 978-0-8194-7284-7, 2008, 70640L, insges. 6 S.
Novel III-nitride based transparent photodetectors for standing wave interferometry. - In: Physica status solidi. Applications and materials science. - Weinheim : Wiley-VCH, 2005- , ISSN: 1862-6319 , ZDB-ID: 1481091-8, ISSN 1862-6319, Bd. 205 (2008), 8, S. 2080-2084
http://dx.doi.org/10.1002/pssa.200778888
Structural and photoconducting properties of MBE and MOCVD grown III-nitride double-heterostructures. - In: Materials and devices for laser remote sensing and optical communication, ISBN 978-1-60511-046-2, (2008), S. 155-161
Beiträge zur Verringerung der Messunsicherheit der Nanopositionier- und Nanomessmaschine, 2008. - Online-Ressource (PDF-Datei: VI, 102 S., 4,57 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008
Parallel als Druckausg. erschienen
Fortschreitende Miniaturisierung, steigende Messbereiche, Messauflösungen und Reproduzierbarkeiten sowie immer kleinere Messunsicherheiten stellen einige der steigenden Anforderungen an Entwicklungen in der dreidimensionalen Koordinatenmesstechnik dar. In dieser Dissertation werden Maßnahmen zur Verringerung der Positionierunsicherheit beim Messen mit einer Nanopositionier- und Nanomessmaschine (NPM-Maschine) vorgestellt, die einige der genannten Anforderungen erfüllt. Sie erreicht in einem Messbereich von 25 mm x 25 mm x 5 mm eine Positionsauflösung von 0,1 nm. Die NPM-Maschine wurde am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik der TU Ilmenau in Zusammenarbeit mit der SIOS Messtechnik GmbH entwickelt. Aus der Analyse der bisher vorliegenden Positionierunsicherheit bei Differenzmessungen zwischen zwei beliebigen Messpunkten im gesamten Messbereich werden Maßnahmen zur Verringerung der einzelnen Beiträge zur Positionierunsicherheit abgeleitet. Der größte Anteil der kombinierten Positionierunsicherheit entsteht durch die Temperaturempfindlichkeit des bisherigen Aufbaus, speziell durch die thermisch bedingte Dehnung der Längenmesssysteme, und aufgrund der begrenzten Stabilisierung der Temperatur. Die zur Längenmessung verwendeten Planspiegelinterferometer wurden daher konstruktiv verändert. Die Messunsicherheitsbeiträge durch die begrenzte Stabilisierung der Laserfrequenz der Interferometer und durch Abweichungen bei der Korrektur der Luftbrechzahl werden damit ebenfalls reduziert. Zur Verringerung der Temperatureinflüsse werden die vertikalen, elektrodynamischen Antriebssysteme durch eine neuartige Gewichtskraftkompensation stärker entlastet und die Temperaturstabilität in der Messkammer durch eine verbesserte Klimaregelung erhöht. Messobjekte werden zusammen mit einer Messspiegelecke bewegt, deren Position und Winkellage durch die Interferometer und elektronische Autokollimationsfernrohre bestimmt werden. Eine neu konstruierte, monolithische Messspiegelecke wird aus Zerodur gefertigt und statisch bestimmt gelagert. Dadurch treten verkleinerte Oberflächenabweichungen bei der Befestigung in der NPM-Maschine auf. Durch Verbesserungen bei der Justierung und Kalibrierung der Winkelsensoren wird die Messunsicherheit der Winkelmessung deutlich verkleinert. Die bei Verkippung des Messobjektes entstehenden Längenmessabweichungen erster und zweiter Ordnung werden dadurch reduziert. Aus den durchgeführten Verbesserungen resultiert eine enorme Verringerung der Positionierunsicherheit in der NPM-Maschine bei der Bestimmung einer Längendifferenz.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=11691