14.07.2021

Rasant holographisch messen

Digitale Holographie ermöglicht schnelle Erfassung der Oberflächentopographie von Bauteilen.

Digital-holographische Messsysteme unterscheiden sich von anderen optischen Sensoren durch ihre hohe Mess­genauigkeit bei gleichzeitig kurzer Messzeit. Die digitale Holographie hat sich im letzten Jahrzehnt zu einer der schnellsten und gleichzeitig genauesten Methoden für die Erfassung der Oberflächen­topographie von Bauteilen in der Produktions­linie entwickelt. Wie es dazu kam, beschreiben Messtechnik­experten des Fraunhofer IPM nun in einem Übersichts­beitrag.

 

Abb.: 3D-Messaufgaben, die bisher nur in Messräumen stichprobenartig...
Abb.: 3D-Messaufgaben, die bisher nur in Messräumen stichprobenartig durchgeführt werden konnten, können dank digitaler Holographie an allen Bauteilen auf der gesamten Fläche direkt in der Linie durchgeführt werden. (Bild: T. Beckmann / Fh.-IPM)

Dort stellen sie verschiedenste industrielle Anwendungen digital-holographischer Sensoren vor – von der ersten Installation in der Fertigung von Dichtflächen für den Automotive-Bereich im Jahr 2015 bis zum aktuellen Einsatz in der hochpräzisen Prozessorfertigung im Jahr 2021. Das Alleinstellungs­merkmal digital-holographischer Sensoren ist die submikrometer­genaue Inline-Messung auf makroskopischen Messfeldern. Inzwischen sind derartige Messsysteme so kompakt und so robust, dass sie auch in Fünf-Achs-Werkzeugmaschinen zur Qualitäts­kontrolle eingesetzt werden können.

Bei holographischen Messungen wird die Höhen­information eines Objekts aus der Phase des am Prüfobjekt reflektierten beziehungsweise gestreuten Laserlichts gewonnen. Durch den geschickten Einsatz mehrerer Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen können auch makroskopische Objekte mit Submikro­meter­genauigkeit vermessen werden.

„Digital-holographische Messungen funktionieren sowohl auf spiegelnden als auch auf matten Oberflächen. Diese Unabhängigkeit von der Proben­rauigkeit und die Möglichkeit, auch steile Flanken zu messen, machen das Verfahren in der industriellen Fertigung universell einsetzbar“, sagt Alexander Bertz, Gruppenleiter am Fraunhofer IPM. „Als Erweiterung der klassischen Interferometrie bietet die digitale Holographie eine weitere sehr nützliche Eigenschaft: Die rekonstruierte Wellenfront lässt sich numerisch propagieren. Das bedeutet: Man kann auch nach erfolgter Aufnahme die Schärfen­ebene in den digitalen Daten beliebig verschieben. Das hat viele Vorteile für die industrielle Anwendung – vor allem in der Linie.“

Generell kann die digitale Mehrwellenlängenholographie alle Anwendungen erschließen, in denen mehrere quadrat­zentimetergroße Messfelder mit Submikrometer­genauigkeit topographisch erfasst und geprüft werden müssen. Die vergleichs­weise sehr kurzen Messzeiten von deutlich unter einer Sekunde erlauben eine quantitative, hundert­prozentige Prüfung in der Linie, wo bislang nur Stichproben­prüfungen möglich sind.

Fh.-IPM / DE

 

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