F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R p h y si k a l is c he M esste c hni k I P M 2 1 1 HoloTop vermisst die Topographie von Oberflächen so rasch und zuverlässig, dass es in der InlineKontrolle eingesetzt werden kann. 3 HoloTop 3D-Inline-Messtechnik 2 / 3 Die Oberflächenmessung einer Münze zeigt die Leistungsfähigkeit hochauflösender Topographiemessungen mit dem HoloTop-System. Makroskopische Topographie mit Exakte Oberflächenmessung und mikroskopischer Genauigkeit messen Defekterkennung Die Anforderungen an Präzision von Bau- Fraunhofer IPM bietet mit HoloTop ein op- Fraunhofer-Institut für teilen und Maschinen steigen stetig. Dies tisches System zur 3D-Inline-Vermessung, Physikalische Messtechnik IPM gilt vor allem für hochtechnisierte Indust- das auf digitalholographischer Mikrosko- Heidenhofstraße 8 rien wie die Luft- und Raumfahrt, die Me- pie basiert. HoloTop vermisst Oberflächen 79110 Freiburg dizintechnik oder die Automobilindustrie. von Bauteilen kontaktlos, hochpräzise Hier ist es wichtig, jedes einzelne Bauteil und schnell. Dabei stellt es die Topogra- Ansprechpartner schon bei der Herstellung genau zu ver- phie rauer Objektoberflächen mit inter messen, um unnötigen Ausschuss oder ferometrischer Genauigkeit dar. Das Mess- Dr. Markus Fratz Rückrufe hochwertiger Gesamtsysteme system ist so schnell und robust, dass es Projektleiter zu vermeiden. Eine vollständige Über- in Produktionsanlagen integriert werden Telefon +49 761 8857-178 prüfung, Messung und Dokumentation kann. Möglich wird dies durch den Einsatz [email protected] sämtlicher Bauteile wird zukünftig Stan- digitaler Mehrwellenlängen-Holographie. dard sein. Bei der Massenherstellung von Dr. Alexander Bertz Bauteilen, deren Form entscheidend für Gruppenleiter die Funktion ist, werden die wichtigsten Messung mit digitaler Mehr Produktionskontrolle Parameter heute meist nur qualitativ kon- wellenlängen-Holographie Telefon +49 761 8857-362 trolliert oder stichprobenartig geprüft und [email protected] vermessen. Dies genügt nicht länger den Durch den Einsatz mehrerer schmalban- wachsenden Anforderungen einer mo- diger Laser, werden verschiedene synthe- dernen 100-Prozent-Qualitätskontrolle. tische Wellenlängen genutzt. Dank die- www.ipm.fraunhofer.de 4 ser unterschiedlichen Messwellenlängen erschließt sich ein breites Messspektrum 4 Topographie eines ball grid je nach Rauigkeit der Oberfläche vom arrays. Das Inline-Messsystem (Sub)-Mikrometer- bis in den Millimeter erfasst ball grid arrays mit bereich. Auflösung und Reproduzierbar- 9 Megapixel Auflösung und keit der Messungen sind vom Abstand der 10 Hz Aufnahmefrequenz. 3 3 Einzelwellenlängen und deren Oberflächenbeschaffenheit abhängig und werden 5 Aufnahme eines Kalibriernor- an die jeweilige Anwendung angepasst. mals. Die Graphik vergleicht die Messwerte entlang der gestrichel- Interferometrische Verfahren, die üblicher ten Linie mit den Soll-Werten für weise zur Oberflächenkontrolle eingesetzt das Normal. × werden, scheitern in der Praxis oftmals an komplexen Strukturen wie Steigungen, tiefen Rillen, hohen Kanten und 5 Löchern. Bei steilen Kanten des Objekts kann das »Höhenrelief« – aufgrund der zu eng liegenden Phasensprünge – nicht mehr eindeutig ausgewertet werden. Mit der digitalen Mehrwellenlängen-Holographie lässt sich dieses Problem lösen: Um die Eindeutigkeit sicherzustellen, werden aus den Feinsignalen virtuelle Grobsignale erzeugt. Diese Grobsignale werden so für das Objekt ausgewählt, dass sie frei von Phasensprüngen sind. Die Feinsignale Anwendungen Vorteile 3D-Oberflächenvermessung von Makroskopische Topographie im Bauteilen im Produktionsprozess Tiefenbereich von 5 mm mit Genau- Qualitätskontrolle hochtechnisierter lückenlose Qualitätskontrolle fahrttechnik, der Medizintechnik oder geringere Prüfkosten durch dem Automobilbau automatische Inspektion kurze Messzeit, d. h. Einsatz © Fraunhofer IPM 04/2015; Bilder: Fraunhofer IPM selbst ermöglichen die hohe Auflösung. in industrieller Umgebung möglich Vermessen heterogener Oberflä- Die hohe Geschwindigkeit des Systems chen ein und desselben Objekts ist ein weiterer Vorteil: Die Messung inklusive Auswertung dauert nur den Bruchteil einer Sekunde. Das Verfahren ist igkeiten bis in den µm-Bereich Produkte z. B. aus der Luft- und Raum- Technische Daten Messfeld bis zu 30 × 30 mm2 Auflösung axial 1 µm (1 σ) lateral < 7,5 µm skalierbar in Kombination mit Mikrogenauigkeit Messzeit < 100 ms (+ 150 ms Auswertung) bei 9 Megapixel eignet sich das Verfahren für den Ein- Arbeitsabstand bis 300 mm kamerabasiert und vermisst flächenhaft die gesamte Objektfläche gleichzeitig, ohne zu scannen. Durch die kurze Messzeit satz in industriellen Umgebungen.