Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
Die digital-holographischen Sensoren der HoloTop Motion-Serie erfassen die 3D-Oberfläche sich bewegender Bauteile mikrometergenau in der Produktion. Je nach Objektiv erreichen sie eine laterale Auflösung von unter zwei Mikrometern. In vielen Fällen sind die Sensoren die einzige Lösung für eine vollflächige, präzise 3D-Vermessung von Oberflächen bei gleichzeitig hohem Durchsatz. Damit schaffen sie die Voraussetzung für eine zuverlässige Qualitätskontrolle in der Produktion von Wafern, Microbump-Arrays, Metalloberflächen oder Getriebekomponenten.
3D-Oberflächenmessung ohne Stillstand
In vielen Produktionsprozessen müssen Bauteile für eine präzise 3D-Prüfung kurz angehalten oder sogar ganz aus der Linie ausgeschleust werden. Das kostet wertvolle Taktzeit und erschwert die vollständige Qualitätskontrolle großer Oberflächen oder fortlaufend transportierter Bauteile. Die Sensoren der HoloTop Motion-Serie vermessen Oberflächen in der Bewegung und ermöglichen so eine 3D-Oberflächenprüfung ohne Stillstand.
Die digital-holographischen Sensoren beleuchten einen schmalen Oberflächenstreifen und erfassen dessen Topographie vollflächig mit hoher Punktdichte. In Vorschubrichtung wird so die Oberfläche Streifen für Streifen aufgenommen. Fügt man die gewonnenen 3D-Messdaten zusammen, so erhält man die durchgängige Oberflächentopographie.
Auf diese Weise erfassen HoloTop Motion-Sensoren nahezu beliebig lange Oberflächen dreidimensional. Lediglich Einschränkungen infolge der jeweiligen Systemintegration können die maximale Aufnahmelänge begrenzen. Die Breite des Messstreifens hängt von der benötigten lateralen Auflösung ab und kann durch die Wahl der Objektvergrößerung individuell adaptiert werden.
Makroskopische Flächen mit mikroskopischer Auflösung messen
HoloTop Motion-Sensoren nutzen das Verfahren der digitalen Mehrwellenlängenholographie. Sie erfassen die von der Oberfläche zurückgestreute Lichtwelle vollständig, d. h. nicht nur die Intensität, sondern auch die Phase des Lichts. Aus dem aufgenommenen Interferenzmuster wird innerhalb von Sekundenbruchteilen die dreidimensionale Oberfläche des Bauteils berechnet. Das Besondere: Diese 3D-Daten werden aus einer einzigen Aufnahme berechnet. Auf diese Weise liefert der Sensor submikrometergenaue Höhendaten auch von bewegten Objekten – selbst bei Geschwindigkeiten von bis zu 1 m/s.
Kundenspezifisch ausgelegt für schnelle Produktionsprozesse
HoloTop Motion-Sensoren eignen sich vor allem für Fertigungslinien mit hohem Durchsatz, z. B. in der Elektronikfertigung oder auch in der Metallindustrie. Eine typische Anwendung ist die Prüfung von Wafern, Interposern oder Microbump-Arrays, aber auch von präzisionsgefertigten Metalloberflächen, Zahnrädern, Getriebekomponenten sowie Triebwerks- und Luftfahrtbauteilen. Die Sensoren erfassen selbst große, kontinuierlich bewegte Oberflächen sicher, schnell und hochgenau in 3D – ohne Bandstopp oder Vereinzeln der Bauteile.
Fraunhofer IPM entwickelt jeden HoloTop Motion-Sensor kundenspezifisch und integriert ihn in die Produktionsumgebung. Dabei werden Laserwellenlänge, Objektiv und Software an die jeweilige Messaufgabe angepasst. Das Objektiv kann je nach gewünschter Auflösung problemlos ausgetauscht werden, ohne Änderungen am Sensoraufbau. Die Sensorintegration für die Linie erfolgt gemeinsam mit dem Anwendungspartner.