Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Holografické senzory pro kontrolu kvality povrchů

Požadavky na přesnost, bezpečnost a spolehlivost výrobních strojů a zařízení stále rostou. To platí nejenom pro kritická průmyslová odvětví, jakými jsou letectví, kosmonautika nebo lékařská technika, ale i při technicky náročné masové výrobě, např. automobilů. Aby se předešlo zbytečným zmetkům nebo reklamacím drahých konečných produktů, je v těchto případech důležité každou součást přesně proměřit již při její výrobě. V současné době lze při hromadné výrobě komponent a stavebních uzlů s povrchy s funkčními vlastnostmi jejich důležité parametry většinou pouze kvalitativně kontrolovat a proměřovat jen namátkově, což ovšem neodpovídá přísným požadavkům kladeným na moderní kontrolu kvality. Standardní optické metody jsou pro trojrozměrné proměřování povrchů při průběžné výrobní kontrole příliš pomalé a často i málo přesné.

Z uvedených důvodů byl ve Fraunhoferovově ústavu pro fyzikální měřicí techniku IPM (Institut für Physikalische Messtechnik) ve Freiburgu vyvinut nový inspekční systém na principu digitální holografie s využitím většího počtu vlnových světelných záření [1]. Základem systému jsou dva nové snímače prostorové (3D) struktury nazvané HoloTop a HoloFlash, které pracují na principu mnohavlnného holografického snímání a jsou velmi vhodné zejména pro průběžnou inspekci topografie nerovností různých povrchů. Snímače mají mimořádně široký měřicí rozsah a mohou zjistit a měřit nerovnosti již od submikronové oblasti (tj. od několika set nanometrů).

Realizací holografických snímačů využívajících virtuálně vyrobené vlnové délky v terahertzovém, popř. infračerveném pásmu záření se poprvé podařilo úspěšně přenést holografické metody prostorového geometrického měření z laboratoře do průmyslového prostředí. Snímač typu HoloTop využívá k detekci změnu fázových posunů v čase, zatímco ještě rychlejší snímač typu HoloFlash využívá princip detekce změny fázového posunu v prostoru. Podrobně je funkce obou holografických snímačů popsána ve [2].

Návazným vývojem vznikly v IPM na základě uvedených snímačů robustní digitální holografické inspekční systémy, jejichž přednosti se uplatňují zejména při kontrole 100% kusové výroby, např. pro zajištění potřebné kvality komponent důležitých pro fungování a bezpečnost např. automobilů a letecké techniky. Snímače HoloTop (obr. 1) a HoloFlasch (obr. 2) proměřují nerovnosti na povrchu obrobků bezdotykově, velmi přesně a rychle. Fungují natolik rychle a spolehlivě, že je lze použít k průběžné (in-line) kontrole výrobků v průmyslových podmínkách, dokonce i přímo ve výrobní lince.

Výborná myšlenka, velmi dobré technické zpracování a zajímavé možnosti využití byly také hlavním důvodem, proč na veletrhu Senzor+Test 2011 obsadily holografické snímače HoloTop a HoloFlash první místo v prestižní soutěži nejlepších inovativních výrobků Sensor Innovation Award 2011, kterou jako každoročně vyhlásilo Sdružení pro senzoriku AMA.

Literatura:

[1] Senzoren für Transport und Produktion. Presseinformation Fraunhofer IPM, červen 2011.

[2] FRATZ, M. – HÖFLER, H.: Digitale Mehrwellenlängen-Holografie für makroskopische Topografie in mikroskopischer Genauig­keit. Technisches Messen, 2010, roč. 77, č. 9, s. 462–466.

(Kab.)

Obr. 1. Holografický snímač HoloTop umožňuje bezdotykově, velmi přesně a rychle proměřit nerovnosti na povrchu obrobků (zdroj: Fraunhofer IPM)

Obr. 2. Snímač HoloFlash přesně vyhodnotí a zobrazí jemnou prostorovou (3D) strukturu povrchu dvoueurové mince za asi půl sekundy (zdroj: Fraunhofer IPM)