在最近完成的HoloMotion研究項(xiàng)目中,德國弗勞恩霍夫物理測量技術(shù)研究所(Fraunhofer IPM)在兩個(gè)方向上大大推進(jìn)了數(shù)字多波長全息技術(shù)這一成熟的3D測量方法:一方面,現(xiàn)在可以首次對運(yùn)動(dòng)中的部件進(jìn)行高精度測量。其次,利用數(shù)字全息技術(shù)進(jìn)行光學(xué)齒輪測量也提升到了一個(gè)新的水平。
作為德國聯(lián)邦教育與研究部 (BMBF) 資助的聯(lián)合項(xiàng)目“用于檢測金屬自由形態(tài)表面的動(dòng)態(tài)全息測量方法 (HoloMotion)”的一部分,弗勞恩霍夫物理測量技術(shù)研究所的科學(xué)家們證明了數(shù)字全息測量在移動(dòng)的測試樣本上也是可行的。因此,該團(tuán)隊(duì)首次成功地在移動(dòng)表面上利用了干涉測量的優(yōu)勢。齒輪測量由于傾角大、部件公差小,對干涉測量來說極具挑戰(zhàn)性,因此被選為新方法的應(yīng)用樣本。
將不可能變?yōu)榭赡?nbsp;
在HoloMotion項(xiàng)目中,團(tuán)隊(duì)首次證明了數(shù)字全息測量可以在速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10mm/s的情況下進(jìn)行。這里的決定性因素是運(yùn)動(dòng)方向:垂直于光軸的移動(dòng)并不重要,但仍可進(jìn)行精確的干涉測量。而軸向移動(dòng)則非常重要,即移動(dòng)方向與測量方法的測量方向一致。這種測量非常敏感,即使是半個(gè)波長的微小移動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致測量無法進(jìn)行。為了補(bǔ)償這些干擾,團(tuán)隊(duì)首先研究了基本的相關(guān)性和局限性,并在此基礎(chǔ)上制定了解決方案。最終,一種獲得專利的補(bǔ)償方法問世,即每次曝光時(shí)間的軸向相對移動(dòng)明顯超過一個(gè)波長。因此,以前被認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)的測量變成了可能。
光學(xué)齒輪測量
弗勞恩霍夫物理測量技術(shù)研究所與FRENCO GmbH和采埃孚這兩家工業(yè)公司合作,開發(fā)并測試了一套用于光學(xué)齒輪測量的示范系統(tǒng),該系統(tǒng)可在生產(chǎn)過程中使用。作為一種純粹的光學(xué)過程,數(shù)字全息技術(shù)與之前的接觸式齒輪測量相比具有很大的優(yōu)勢:每秒都可以進(jìn)行2D齒面測量。
作為HoloMotion項(xiàng)目的一部分,弗勞恩霍夫物理測量技術(shù)研究所開發(fā)了一種光學(xué)齒輪測量演示器,用于接近生產(chǎn)的場合。這證明了在工業(yè)環(huán)境中對齒輪進(jìn)行數(shù)字全息測量是可行的。
(圖片來源:Fraunhofer IPM)
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多波長全息技術(shù)的優(yōu)勢
多年來,弗勞恩霍夫物理測量技術(shù)研究所在數(shù)字多波長全息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域一直處于技術(shù)領(lǐng)先地位。例如,該研究所開發(fā)的HoloTop傳感器用于精密部件的100%在線檢測,每秒可測量多達(dá)1億個(gè)3D點(diǎn)。HoloMotion項(xiàng)目現(xiàn)可將這一技術(shù)擴(kuò)展到移動(dòng)物體的測量,從而極大地推動(dòng)了干涉測量技術(shù),特別是光學(xué)齒輪測量技術(shù)的發(fā)展。