4.3.2 Digital-holographischer Mehrwellenlängensensor HoloTop zur 100-Prozent-Kontrolle von Oberflächen
- Event
- 16. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2012
2012-05-22 - 2012-05-23
Nürnberg, Germany - Chapter
- 4.3 Optische 3D- / Oberflächenmesstechnik
- Author(s)
- D. Carl, M. Fratz, D. Giel, H. Höfler - Fraunhofer-Institut - IPM -, Freiburg
- Pages
- 474 - 481
- DOI
- 10.5162/sensoren2012/4.3.2
- ISBN
- 978-3-9813484-0-8
- Price
- free
Abstract
Optische Systeme für die Vermessung dreidimensionaler Oberflächen sind für die Inline-Inspektion oftmals entweder zu langsam oder zu ungenau. Deshalb wurde am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg ein Inspektionssystem basierend auf einem digital-holografischen Verfahren entwickelt. Mit kurzer Messzeit und hoher Genauigkeit eignet sich das System HoloTop für die 100-Prozent-Kontrolle von verschiedensten Oberflächen in der Fertigungslinie.
Grundlage des Systems HoloTop ist ein digital-holografisches Messverfahren, das trotz kurzer Messzeit eine hohe Genauigkeit aufweist. Dabei beleuchtet ein aufgeweiteter Laserstrahl die zu vermessende Oberfläche und wird nach der Reflexion mit einem Teil des Ursprungslaserstrahls überlagert. Das sich aus der kohärenten Überlagerung dieser beiden Wellen ergebende Muster wird digital mit einer CCD oder CMOS-Kamera aufgezeichnet. In diesem von der Kamera aufgezeichneten Bild, das auch als digitales Hologramm oder Interferogramm bezeichnet wird, sind alle notwendigen 3D-Informationen der beleuchteten Oberfläche gespeichert. Während der Einsatz konventioneller interferometrisch messender Systeme auf spiegelnde Oberflächen oder den sehr kleinen Höhenbereich eine halben Lichtwellenlänge begrenzt sind, kann HoloTop durch Verwendung mehrere Einzelwellenlängen Messbereiche im Zentimeterbereich abdecken.
Das eigentlich interessante 3D-Bild der Oberfläche wird aus dem Interferogramm rein numerisch im Computer berechnet. Hierfür wird ein Phasenschiebeverfahren mit der numerischen Lösung des Beugungsintegrals kombiniert. Trotz der sehr komplexen Algorithmik dauert das bei HoloTop nur etwas länger als eine Sekunde. Grund hierfür ist die Umsetzung der gesamten für die numerische Rekonstruktion notwendigen Algorithmen auf Grafikkarten.