Close up of industrial inspection equipment

Optische Messtechnik

Die optische Messtechnik umfasst neben der Interferometrie weitere hochentwickelte Techniken, mit denen sich Abmessungen, Oberflächeneigenschaften, Temperatur und Ausrichtung präzise und effizient beurteilen lassen. Die lichtbasierte, berührungslose Messtechnik wird in vielen Branchen und Anwendungen zur Qualitätskontrolle, Produktgestaltung und Prozessoptimierung eingesetzt.

Measuring system in an offset printing machine

Wie sieht eine optisches Messsystem aus und wie funktioniert es?

Die optische Messtechnik umfasst zahlreiche Verfahren, bei denen Licht verwendet wird, um verschiedene Eigenschaften von Objekten oder Materialien zu messen und zu analysieren. Präzise Messungen, Kontrollen und Analysen für verschiedene wissenschaftliche, industrielle und technologische Anwendungen sind aufgrund der einzigartigen Art und Weise möglich, wie Licht mit Materialien interagiert.

Im Allgemeinen folgen optische Messtechniken diesen Schritten:

Beleuchtung

Eine Lichtquelle, oft ein Laser oder ein anderer kohärenter Lichtemitter, wird zur Beleuchtung des Objekts verwendet. Optische Elemente wie faseroptische Lichtleiter, Linsen, Spiegel oder Strahlteiler können verwendet werden, um den für die Beleuchtung verwendeten Lichtpfad zu steuern und zu lenken.

Interaktion

Wenn Licht mit dem Objekt interagiert, beeinflussen die Eigenschaften des Objekts das Licht auf verschiedene Art und Weise. Das Objekt kann verändern, wie das Licht reflektiert, gebrochen oder absorbiert wird, was zu Änderungen in der Intensität, Wellenlänge, Phase oder Polarisation des Lichts führt.

Detektion

Detektoren oder Sensoren erfassen das veränderte Licht, nachdem es mit dem Objekt interagiert hat. Die Messung von Veränderungen der Lichteigenschaften liefert wichtige Einblicke in die Eigenschaften des Objekts.

Optische Messtechniken

Interferometrie

Die Interferometrie verwendet die von Lichtwellen erzeugten Interferenzmuster, um Oberflächenprofile, Ebenheit, Dicke, optische Qualität und andere Eigenschaften eines Objekts zu bestimmen.

Spektroskopie

Durch die Messung von Wechselwirkungen zwischen Licht und Material kann die Spektroskopie eingesetzt werden, um chemische Zusammensetzungen, molekulare Strukturen und Materialeigenschaften auf der Grundlage der Absorptions-, Emissions- oder Streumuster des Lichts zu identifizieren.

Optische Triangulation

Die optische Triangulation kombiniert die Prinzipien von Geometrie und Optik, um Abstände zu messen oder die Oberflächenprofile von Objekten zu beurteilen. Dazu wird ein Lichtmuster auf eine Oberfläche projiziert und dann die Geometrie des reflektierten oder gestreuten Lichts analysiert.

Typische Anwendungen für die optische Messtechnik

Dank ihrer Fähigkeit, präzise und genaue Messungen zu liefern, verlassen sich eine Vielzahl von Branchen und wissenschaftlichen Bereichen auf optische Messtechnik. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen gehören:

Circuit board with computer chip
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Halbleiter

Die optische Messtechnik ist in der Lithografie von entscheidender Bedeutung, da sie die präzise Ausrichtung und Bestimmung von Strukturen auf Halbleiterwafern gewährleistet. Techniken zur Kontrolle der optisch kritischen Abmessung (OCD) werden eingesetzt, um die Genauigkeit der auf den Wafern erzeugten nanoskaligen Strukturen zu bestimmen.

Drops on feather with rainbow colors
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Produktion von Nahrungsmitteln

Die Spektroskopie wird für schnelle, zerstörungsfreie und präzise Analysen in der Lebensmittelproduktion eingesetzt. Dies trägt dazu bei, die Qualität und Sicherheit von Lebensmitteln sowie die Einhaltung gesetzlicher Standards zu gewährleisten.

Robots operating in a manufacturing environment
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Industrielle Automatisierung

In der Fertigung ermöglicht die optische Messtechnik präzise Messungen, automatisierte Inspektionen, Qualitätskontrolle und Prozessoptimierung. Dies kann nicht nur dabei helfen die Effizienz zu steigern, Fehler zu reduzieren und die Produktqualität in automatisierten Produktionslinien zu verbessern, sondern ist auch entscheidend für das Erreichen der Ziele von Industrie 4.0 und Smart Manufacturing Initiativen.

Offshore construction platform  for production oil and gas
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Öl und Energie

Die optische Messtechnik kann zur Füllstandsmessung eingesetzt werden, was für die Bestandsverwaltung, die Produktionsoptimierung, die Gewährleistung der Sicherheit und die Einhaltung von Vorschriften in der Ölindustrie von entscheidender Bedeutung ist. Die genaue Überwachung des Ölstands ermöglicht einen effizienten Betrieb in den verschiedenen Phasen der Ölförderung sowie während der Raffinations-, Transport- und Lagerprozesse.

Fibroblasts labeled with fluorescent dyes
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Biowissenschaften

In den Biowissenschaften gehören zu den optischen Messtechniken die optische Kohärenztomographie (OCT) für die nichtinvasive Bildgebung, die Fluoreszenzmikroskopie zur Untersuchung von Molekülen in Zellen und optische Pinzetten für die präzise Manipulation von Zellen und Partikeln. Diese Methoden werden eingesetzt, um Krankheiten zu diagnostizieren, Zellen zu untersuchen und biomedizinische Forschung im Mikrobereich zu betreiben.

Small combat aircraft on the runway
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Verteidigung und Luft- und Raumfahrt

Optische Messtechnik ist in Anwendungen der Luft- und Raumfahrt von entscheidender Bedeutung. Sie gewährleistet Präzision in der Fertigung, ermöglicht die Bewertung von Oberflächenqualitäten und die Ausrichtung optischer Systeme in kritischen Strukturen wie Satelliten und Raketen. Optische Komponenten ermöglichen berührungslose Messungen und tragen zur präzisen Auswertung von Abständen und Formen bei. Die Technologie spielt eine Schlüsselrolle bei der Prüfung, Validierung und Kalibrierung und verbessert die allgemeine Sicherheit und Leistung von Ausrüstung für Verteidigung und Luft- und Raumfahrt in unterschiedlichen Umgebungen.

Spezialglas in der optischen Messtechnik

Die Spezialglaskomponenten und Baugruppen von SCHOTT® – einschließlich faseroptischer Lichtleiter, optischer Materialien und Komponenten sowie hermetischer Gehäuse – sind ein wichtiger Baustein für die Weiterentwicklung der optischen Sensorik und Messtechnik, wo Präzision und Genauigkeit von entscheidender Bedeutung sind. Unsere Spezialglasmaterialien sind so konzipiert, dass sie einzigartige Kombinationen optischer Eigenschaften wie geringe Dispersion und hohen Transmissionsgrad besitzen, die modernste Sensorik- und Messinstrumente ermöglichen. Spezialgläser und -komponenten erleichtern die Steuerung von Licht und ermöglichen so eine fortschrittliche Signalerkennung und präzise Messungen.

Herstellung von faseroptischen Lichtleitern

SCHOTTs Produkte für optische Messtechnik und Sensorik

Übersicht faseroptischer Produkte

Optische Glasfasern

Faseroptische Lichtleiter spielen in der optischen Messtechnik eine entscheidende Rolle, indem sie Licht von einer Quelle zu einem Messgerät oder von einem untersuchten Objekt zu einem Detektor leiten. Ganz gleich, ob Licht oder Bilder um eine Ecke, aus einem engen Raum oder von einem heißen, dunklen oder gefährlichen Bereich weg geleitet werden müssen – Glasfasern sind für viele der fortschrittlichsten Technologien der Welt entscheidend.

Objektiv für maschinelles Sehen mit Lichtleiter für Messtechnik

Optisches Glas und Filterglas

Wir bieten eine große Auswahl an optischen und Filtergläsern, die für präzise Messtechnik-Anwendungen entwickelt wurden. Unsere über 120 optischen Gläser eignen sich für Linsen, Spiegel und andere Komponenten in hochpräzisen Bildgebungssystemen. Die speziellen Filtergläser von SCHOTT® steuern die Lichtdurchlässigkeit und isolieren bestimmte Wellenlängen, einschließlich Bandpass-, Langpass-, Kurzpass-, Multiband- und Kontrastverstärkungsfilter.

Serie von schwarzen, magentafarbenen und blauen Scheiben mit unterschiedlichen optischen Beschichtungen

Optische Komponenten und Beschichtungen

SCHOTT bietet präzisionsgefertigte optische Komponenten und Beschichtungen, die die Messgenauigkeit verbessern können. Hochwertige Linsen und Spiegel sorgen für eine hervorragende Bildqualität, die für die hochpräzise Messtechnik entscheidend ist. Die fortschrittlichen Beschichtungen von SCHOTT können dazu beitragen, Reflexionen zu minimieren, die Lichtdurchlässigkeit zu verbessern und Oberflächeninterferenzen zu reduzieren.

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Hermetische Gehäuse für optische Sensoren

Gehäuse und elektrische Komponenten gewährleisten Zuverlässigkeit und Funktionalität in optischen Sensoren und Messgeräten. Die vakuumversiegelten Gehäuse schützen vor Feuchtigkeit, Staub, Vibrationen und Lichtinterferenzen und sorgen für eine präzise Ausrichtung für genaue Messungen. SCHOTT bietet maßgeschneiderte hermetische Gehäuse und optische Linsenkappen für UV/VIS/IR-Sensoren sowie Steckverbinder für die optische Signalkommunikation.