In figuur 2 zijn een aantal contouren getekend die de beperkingen van het optisch meten schematisch weergeven.

Ontwikkeling

Het prototype van de nano-meettaster, zie figuur 3, is ontwikkeld aan de TU/e bij de sectie Precision Engineering.Edwin Bos heeft tijdens zijn promotieonderzoek gewerkt aan verbeteringen op het gebied van produceerbaarheid van het prototype. Dit onderzoeksproject werd gefinancierd door het IOP Precisietechnologie. De meettaster bestaat uit een stylus met een kogel van robijn op het uiteinde. De stylus is met epoxylijm verbonden aan een silicium chip via een driebenige ster. Die ster is met drie dunne staven (sprieten), die elk vier weerstanden bevatten, aan de behuizing verbonden. Als het uiteinde van de meettaster een verplaatsing ondergaat door de kracht bij het aantasten, zullen de sprieten vervormen. Deze vervorming veroorzaakt een weerstandsverandering die gemeten wordt en waaruit de verplaatsing berekend wordt. De nano-meettaster heeft een 1D meetnauwkeurigheid van enkele nanometers en een 3D onzekerheid van ongeveer 50 nanometer. (Ter vergelijking: de baard van een volwassen man groeit met 3 tot 5 nanometer ….. per seconde.) Dit maakt het mogelijk om in combinatie met een geschikte coördinaten meetmachine (CCM) objecten met hoge nauwkeurigheid te bemeten. De CMM - een voorbeeld hiervan is te zien in figuur 4 - wordt computergestuurd en positioneert de taster zodanig dat er fysiek contact plaatsvindt met het te meten object. De nano-meettaster kan worden gebruikt voor het bepalenvan enkelvoudige meetpunten ('single point probing') of voor een bewegende meting ('scanning'). Gewoonlijk levert 'single point probing' een hogere meetnauwkeurigheid en 'scannen' een korte meettijd, die enigszins ten koste van de meetnauw-keurigheid gaat. Tenzij het lukt de massa van stylus en kogel zoveel kleiner te maken dat er sneller kan worden afgetast.

Botsende tastkogel

Naast het feit dat de taster met een 3D meetnauwkeurigheid van 50 nanometer meet, heeft het systeem nog andere voordelen ten opzichte van haar directe concurrenten. De botsende massa is bijzonder laag (40 mg) en gecombineerd met een stijfheid tot 10 N/m resulteert dat in metingen die met hoge snelheid kunnen worden uitgevoerd zonder het object te beschadigen. Bij mechanische metingen zal er altijd een fysiek contact zijn. Dit contact kan vergeleken worden met een botsing, alleen dan op microniveau. Zo'n botsing veroorzaakt natuurlijk een indeuking van het te meten materiaal. Bij een normale meettaster kan dat effect alleen geminimaliseerd worden door de tastsnelheid laag te maken, maar dankzij de nieuwe taster is die indeuking minimaal, zonder veel in te leveren op de meetsnelheid. Hierdoor kan met een relatief hoge snelheid worden gemeten zonder het werkstuk of de taster te beschadigen. Bos: "Er zijn gevallen bekend waar lenzen bemeten moesten worden. Na het meten van een lens zat deze vol met 'deuken' van het aantasten. Dit is om twee redenen een slechte zaak: ten eerste meet je op een verkeerde wijze, want in plaats van het exacte meetpunt te bepalen, neem je de diepte van de 'deuk' ook mee. Daarnaast is het object beschadigd en soms onbruikbaar geworden na de meting. Dit geeft problemen omdat veel van deze objecten uniek zijn. Met ons systeem zijn dit soort situaties te voorkomen." 

Gannen-XP

Nadat de tests bewezen hadden dat de taster goed en betrouwbaar functioneerde is het prototype van de nanomeettaster verder ontwikkeld tot een commercieel product. Er werd een onderneming - XPRESS Precision Engineering - opgericht door Edwin Bos, die er later Ernst Treffers bij betrok. Onder de naam Gannen-XP (figuur 5) bieden zij de taster momenteel als OEM leverancier aan op de markt.