Digitale Holografie

Allgemein

Zur Vermessung dreidimensionaler Oberflächen verwendet man optische Verfahren wie Streifenprojektion, Lasertriangulation oder Weißlicht-Interferometrie. Solche Systeme sind jedoch gegebenenfalls in der Inline-Inspektion entweder zu langsam oder zu ungenau. Das neue Inspektionssystem »Holotop« von BMT bietet mittels eines digital-holographischen Verfahrens eine hohe Messgeschwindigkeit und hohe Genauigkeit.
Bei einer zunehmenden Anzahl von Werkstücken muß in der Fertigung jedes einzelne Bauteil geprüft werden. Dichtungsringe beispielsweise müssen bestimmte Oberflächenstrukturen aufweisen, um die gewünschte Dichtigkeit zu garantieren. Das sollte im Idealfall schon in der Produktion gemessen werden. Das Inspektionssystem »HoloTop« kann solche Mikrostrukturen innerhalb von nur einer Sekunde erfassen und ermöglicht dadurch eine 100%-Prüfung direkt in der Fertigungslinie. Grundlage des Systems ist ein neues Messverfahren, das trotz der kurzen Messzeit eine hohe Genauigkeit aufweist.

Digitale Holografie – kontaktlos und hochpräzise

Digitale Holografie»HoloTop« ist im Gegensatz zu großflächig messenden Verfahren ähnlicher Genaugikeit nicht-scannend und kommt stattdessen mit einer flächigen Beleuchtung aus. Dazu richtet man einen aufgeweiteten Laserstrahl auf die zu vermessende Oberfläche und derselbe wird nach der Reflexion mit dem Referenzstrahl überlagert. In dem so erzeugten Interferogramm sind alle notwendigen 3D-Informationen der beleuchteten Oberfläche enthalten. Dieses Verfahren ist als Holografie bekannt.

Wie kommt man nun an die im Hologramm kodierte 3D-Information?

Digitale HolografieDurch die Überlagerung der Objekt- mit einer Referenzwelle und Abbildung des Ergebnisses auf der CCD-Kamera wird ein digitales Hologramm erzeugt. Aus diesem kann die 3D-Information durch numerische Rekonstruktion der räumlichen Amplituden- und Phasen- verteilung gewonnen werden.
Dieses zweistufige Vorgehen (Phasenschiebeverfahren kombiniert mit der Auswertung des Beugungsintegrals) unterdrückt die Überlagerungen durch ein sog. »Twin-Image« und die nullte Beugungsordnung, welche ansonsten mit rekonstruiert werden würde. In einem letzten Rechenschritt wird die durch die zwei Einzelwellenlängen generierte synthetische Wellenlänge »virtuell« im Rechner erzeugt. Die dabei erzeugte synthetische Phasenkarte enthält die gewünschte 3D-Information des Messobjekts. Das Ergebnis ist eine 3D-Kartierung der Objektoberfläche.

Viele Anwendungen für diese schnelle und flexible neue Meßmethode

Für den Anwender sind letztendlich natürlich nicht die Messtechniken entscheidend, sondern die sich daraus ergebenden Möglichkeiten.
Die laterale Auflösung dieses Verfahrens liegt bei 20 μm, die vertikale Auflösung unter 1 μm. Diese einzigartige Kombination aus kurzer Messzeit und hoher Auflösung bei einer Messfeldgröße von bis zu 4 x 4 cm² und einem Eindeutigkeitsbereich in der Höhenmessung von bis zu 10 mm macht »HoloTop« für viele Aufgaben besonders in der Inline-Messtechnik nützlich. Sowohl die laterale
Auflösung als auch die Messfeldgröße sind dabei an die jeweilige Applikation anpassbar. Das zugrunde liegende Verfahren der digitalen Holografie besticht zusätzlich durch seine hohe Toleranz gegenüber leicht spiegelnden oder rauen Oberflächen. Bei guter Isolierung des Systems gegenüber Vibrationen ergibt sich eine einfache Integration selbst in rauen Produktionsumgebungen.

Digitale Holografie

Produktblatt

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