Entwurf einer modularen Steuerung für Nanopositionier- und Nanomessmaschinen

Nanopositionier- und Nanomessmaschinen (NPM-Maschinen) sind Werkzeuge, die den Zugang zum Nanometerbereich ermöglichen. Durch die spezielle Konstruktion der Maschinen ist es möglich, auch in großen Arbeitsbereichen (Ziel: 350 x 350 x 50 mm³), Objekte mit einer Genauigkeit von wenigen Nanometern zu positionieren und mithilfe geeigneter Messsysteme zu vermessen. Die denkbaren Einsatzgebiete sind dabei nicht auf die Vermessung nanostrukturierter Bauteile begrenzt, sondern dringen durch die Entwicklung geeigneter Nanowerkzeuge auch in den Bereich der gezielten Bearbeitung kleinster Objekte vor. Durch den Einsatz geeigneter Programme werden die Fachleute auf dem Gebiet der Messtechnik in die Lage versetzt, die Leistungsfähigkeit der NPM-Maschine auszunutzen, ohne selbst zu Softwarespezialisten werden zu müssen. Die vorliegende Dissertation zeigt die Ergebnisse des Entwurfs einer modularen Steuerung für Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. Die wichtigsten Ergebnisse der Dissertation sind zunächst der vollständige Entwurf eines NPM-Maschinenbefehlssatzes auf der Basis des Datenformates XML. Dieser spezielle Datensatz bildet die Grundlage für einen grafischen Programmeditor zur Erstellung von Messprogrammen für NPM-Maschinen. Der Bediener kann mithilfe des Editors auf grafischem Wege, unterstützt durch entsprechende Dialoge zur Parametrierung der Befehle, umfangreiche Messprogramme erstellen. Diese werden ebenfalls in Form von XML-Dateien gespeichert. Die Abarbeitung der Messprogramme wird von einem neu programmierten Interpreter realisiert. Dieser dient der Steuerung des Programmablaufes und der Überwachung von Fehlerzuständen. Ein weiterer wichtiger Teil der Dissertation beschäftigt sich mit den Teleservicefunktionen für NPM-Maschinen. Die Ergebnisse zahlreicher Untersuchungen zu Technologien zur Realisierung verteilter Anwendungen führten zur Entwicklung eines Webdienstes, der der Maschinendiagnose dient. An einem weiteren Beispiel in Form einer Handsteuerung für die NPM-Maschine wurden die Möglichkeiten der Fernsteuerung und die Echtzeitvisualisierung des Maschinenzustandes demonstriert. Für alle aufgeführten Gebiete werden die damit im Zusammenhang stehenden Technologien ausführlich beschrieben.