在最近完成的HoloMotion研究项目中,德国弗劳恩霍夫物理测量技术研究所(Fraunhofer IPM)在两个方向上大大推进了数字多波长全息技术这一成熟的3D测量方法:一方面,现在可以首次对运动中的部件进行高精度测量。其次,利用数字全息技术进行光学齿轮测量也提升到了一个新的水平。
作为德国联邦教育与研究部 (BMBF) 资助的联合项目“用于检测金属自由形态表面的动态全息测量方法 (HoloMotion)”的一部分,弗劳恩霍夫物理测量技术研究所的科学家们证明了数字全息测量在移动的测试样本上也是可行的。因此,该团队首次成功地在移动表面上利用了干涉测量的优势。齿轮测量由于倾角大、部件公差小,对干涉测量来说极具挑战性,因此被选为新方法的应用样本。
将不可能变为可能
在HoloMotion项目中,团队首次证明了数字全息测量可以在速度远远超过10mm/s的情况下进行。这里的决定性因素是运动方向:垂直于光轴的移动并不重要,但仍可进行精确的干涉测量。而轴向移动则非常重要,即移动方向与测量方法的测量方向一致。这种测量非常敏感,即使是半个波长的微小移动也会导致测量无法进行。为了补偿这些干扰,团队首先研究了基本的相关性和局限性,并在此基础上制定了解决方案。最终,一种获得专利的补偿方法问世,即每次曝光时间的轴向相对移动明显超过一个波长。因此,以前被认为不可能实现的测量变成了可能。
光学齿轮测量
弗劳恩霍夫物理测量技术研究所与FRENCO GmbH和采埃孚这两家工业公司合作,开发并测试了一套用于光学齿轮测量的示范系统,该系统可在生产过程中使用。作为一种纯粹的光学过程,数字全息技术与之前的接触式齿轮测量相比具有很大的优势:每秒都可以进行2D齿面测量。
作为HoloMotion项目的一部分,弗劳恩霍夫物理测量技术研究所开发了一种光学齿轮测量演示器,用于接近生产的场合。这证明了在工业环境中对齿轮进行数字全息测量是可行的。
(图片来源:Fraunhofer IPM)
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多波长全息技术的优势
多年来,弗劳恩霍夫物理测量技术研究所在数字多波长全息技术应用领域一直处于技术领先地位。例如,该研究所开发的HoloTop传感器用于精密部件的100%在线检测,每秒可测量多达1亿个3D点。HoloMotion项目现可将这一技术扩展到移动物体的测量,从而极大地推动了干涉测量技术,特别是光学齿轮测量技术的发展。