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Charakterisierung eines parallelkinematisch aktuierten In-situ-Referenzmesssystems für 5D-Nanomess- und Fabrikationsanwendungen 用于 5D 纳米测量和制造应用的平行运动致动原位参考测量系统的特性分析
Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,以纳米技术为基础的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致了对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及使用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
{"title":"Charakterisierung eines parallelkinematisch aktuierten In-situ-Referenzmesssystems für 5D-Nanomess- und Fabrikationsanwendungen","authors":"Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska","doi":"10.1515/teme-2023-0109","DOIUrl":"https://doi.org/10.1515/teme-2023-0109","url":null,"abstract":"Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.","PeriodicalId":509687,"journal":{"name":"tm - Technisches Messen","volume":"30 11","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-01-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139118597","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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Charakterisierung eines parallelkinematisch aktuierten In-situ-Referenzmesssystems für 5D-Nanomess- und Fabrikationsanwendungen 用于 5D 纳米测量和制造应用的平行运动致动原位参考测量系统的特性分析
Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,以纳米技术为基础的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致了对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及使用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
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Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,以纳米技术为基础的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致了对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及使用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
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Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,以纳米技术为基础的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致了对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及使用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
{"title":"Charakterisierung eines parallelkinematisch aktuierten In-situ-Referenzmesssystems für 5D-Nanomess- und Fabrikationsanwendungen","authors":"Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska","doi":"10.1515/teme-2023-0109","DOIUrl":"https://doi.org/10.1515/teme-2023-0109","url":null,"abstract":"Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.","PeriodicalId":509687,"journal":{"name":"tm - Technisches Messen","volume":"30 11","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-01-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139119648","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Charakterisierung eines parallelkinematisch aktuierten In-situ-Referenzmesssystems für 5D-Nanomess- und Fabrikationsanwendungen 用于 5D 纳米测量和制造应用的平行运动致动原位参考测量系统的特性分析
Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,基于纳米技术的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及使用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
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引用次数: 0
Charakterisierung eines parallelkinematisch aktuierten In-situ-Referenzmesssystems für 5D-Nanomess- und Fabrikationsanwendungen 用于 5D 纳米测量和制造应用的平行运动致动原位参考测量系统的特性分析
Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,以纳米技术为基础的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致了对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及使用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
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Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,以纳米技术为基础的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致了对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及使用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
{"title":"Charakterisierung eines parallelkinematisch aktuierten In-situ-Referenzmesssystems für 5D-Nanomess- und Fabrikationsanwendungen","authors":"Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska","doi":"10.1515/teme-2023-0109","DOIUrl":"https://doi.org/10.1515/teme-2023-0109","url":null,"abstract":"Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.","PeriodicalId":509687,"journal":{"name":"tm - Technisches Messen","volume":"30 11","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-01-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139121380","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Charakterisierung eines parallelkinematisch aktuierten In-situ-Referenzmesssystems für 5D-Nanomess- und Fabrikationsanwendungen 用于 5D 纳米测量和制造应用的平行运动致动原位参考测量系统的特性分析
Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,以纳米技术为基础的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致了对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及利用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
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Charakterisierung eines parallelkinematisch aktuierten In-situ-Referenzmesssystems für 5D-Nanomess- und Fabrikationsanwendungen 用于 5D 纳米测量和制造应用的平行运动致动原位参考测量系统的特性分析
Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,以纳米技术为基础的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致了对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及使用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
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Pub Date : 2024-01-03 DOI: 10.1515/teme-2023-0109
Johannes Leineweber, Roman Hebenstreit, Annika-Verena Häcker, C. Meyer, R. Füßl, E. Manske, René Theska
Zusammenfassung Die stetig voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fertigung optischer und elektronischer Elemente auf Basis von Nanotechnologien führt seit Jahren zu einer steigenden Nachfrage nach hochpräzisen Nanomess- und Nanofabrikationsmaschinen (The International Roadmap For Devices And Systems, IEEE, 2020; C. Grant Willson and B. J. Roman, “The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008,” ASC Nano, vol. 2, no. 7, pp. 1323–1328, 2008). Als technologisch besonders anspruchsvoll hat sich dabei die Fabrikation auf stark geneigten, gekrümmten, asphärischen und freigeformten Oberflächen herausgestellt (R. Schachtschneider, et al., “Interlaboratory comparison measurements of aspheres,” Meas. Sci. Technol., vol. 29, no. 13pp, p. 055010, 2018). Aufbauend auf den zukunftsweisenden Entwicklungen der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) (G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, “Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung,” tm – Tech. Mess., vol. 67, nos. 7–8, pp. 319–323, 2000) und der Nanopositionier- und Nanomessmaschine 200 (NPMM-200) (E. Manske, G. Jäger, T. Hausotte, and F. Balzer, “Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 – sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas,” in Euspen’s 17th International Conference, 2017), wird an der Technischen Universität Ilmenau seit mehreren Jahren an Konzepten für NPMM mit erhöhtem Freiheitsgrad geforscht (F. Fern, “Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020; R. Schienbein, “Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen,” Ph.D. thesis, Technische Universität Ilmenau, 2020). So besitzt der seit 2020 entwickelte Demonstrator NMM-5D (J. Leinweber, C. Meyer, R. Füßl, R. Theska, and E. Manske, “Ein neuartiges Konzept für 5D Nanopositionier-, Nanomess-, und Nanofabrikationsmaschinen,” tm – Tech. Mess., vol. 37, nos. 1–10, 2022) neben dem kartesischen Verfahrbereich von 25 mm × 25 mm × 5 mm zusätzlich ein Rotationsvermögen des Tools von 360° sowie ein Neigungsvermögen von 50°. Im folgenden Artikel wird davon ausgehend die mechanische und metrologische Charakterisierung der parallelkinematisch aktuierten Rotationserweiterung präsentiert. Hierbei konzentrieren sich durchgeführte Untersuchungen primär auf die kinematisch verursachten Abweichungen des Tool Center Point (TCP) sowie die Detektierung dieser Abweichungen mit einem interferometrischen In-situ-Referenzmesssystem. Darüber kann perspektivisch eine geregelte Kompensation der auftretenden TCP-Abweichungen erfolgen.
摘要 多年来,以纳米技术为基础的光学和电子元件制造领域的稳步发展导致了对高精度纳米测量和纳米制造机器的需求不断增加(The International Roadmap For Devices And Systems,IEEE,2020;C.Grant Willson 和 B.J. Roman, "The future of lithography: SEMATECH litho forum 2008," ASC Nano, vol. 2, no.)事实证明,在高度倾斜、弯曲、非球面和自由形态表面上进行制造尤其具有技术挑战性(R. Schachtschneider 等人,"非球面的实验室间比较测量",《测量、科学与技术》,第 2 卷,第 7 期,第 1323-1328 页,2008 年)。Sci.Technol.》,第 29 卷,第 13 期,第 055010 页,2018 年)。在纳米定位和纳米测量机 1(NMM-1)(G. Jäger, E. Manske, T. Hausotte, and J.-J. Büchner, "Nanomeasuring machine for error-free coordinate measurement," tm - Tech.Mess、67, nos. 7-8, pp.Balzer, "Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NPMM-200 - sub-nanometre resolution and highest accuracy in extended macroscopic working areas," in Euspen's 17th International Conference, 2017),伊尔梅瑙理工大学多年来一直在研究自由度更高的 NPMM 的概念(F.Fern,"五轴纳米测量和纳米定位机器中的计量学",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年;R. Schienbein,"五轴纳米定位和纳米测量机器设计的基础研究",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。自 2020 年以来开发的 NMM-5D 演示器(J. Leinweber、C. Meyer、R. Füßl、R. Theska 和 E. Manske,"一种新概念的纳米定位和纳米测量机",伊尔梅瑙理工大学博士论文,2020 年)。Manske, "A novel concept for 5D nanopositioning, nanomeasuring, and nanofabrication machines," tm - Tech.Mess., vol. 37, nos. 1-10, 2022)除了 25 mm × 25 mm × 5 mm 的笛卡尔移动范围外,该工具还具有 360° 的旋转能力和 50° 的倾斜能力。在此基础上,以下文章介绍了平行运动驱动旋转延伸的机械和计量特性。所进行的研究主要集中在由运动引起的刀具中心点(TCP)偏差,以及使用干涉原位参考测量系统对这些偏差进行检测。今后,该系统可用于对出现的 TCP 偏差进行控制补偿。
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