Измерительные приборы с точечным лазерным сенсором


Требования индустрии к измерительным приборам находятся на высоком уровне и продолжают расти. Уже на стадии производственного процесса приборы должны быть в состоянии обнаружить малейшее отклонение качества у прецизионных деталей. Ученые Университета Кассель разработали оптический метод: интерферометрический сенсор с использованием лазера обеспечивает недорогие, точные и быстрые измерения.

фото polytec.com

фото polytec.com

Массовое производство автомобильных двигателей требует точнейшего контроля на начальной стадии производственной линии: отверстие впрыска топлива в камеру сгорания не должно иметь отклонений больше, чем в нанометровом диапазоне. То же самое относится к мощным асферическим линзам для смартфонов, телескопов и объективов. Доступные методы измерения на данный момент достаточно медленны или же недостаточно точны. По словам заведующего кафедрой измерительных технологий университета Касселя профессора Петера Леманна: «Тактильные методы измерения, основанные на сканировании поверхности, долго длятся и вдобавок оставляют царапины. Хотя существуют и быстрая измерительная техника для линз, размером она, правда, с шкаф и имеет ограничения по форме предмета».

Именно поэтому ученые университета Касселя разработали сверхбыстрый точный измерительный прибор с движущимся по трем осям микрозондом. Сдвиг фазы отраженных световых волн и их наложение (интерференция волн) использовались исследователями для измерения расстояния с отклонением максимально на четыре нанометра. При этом прибор должен обеспечить сотни тысяч вычислений в секунду, когда речь идет о объектах со сложной геометрией. При помощи разработанных ими алгоритмов ученые переводят сдвиг фазы отраженного от измерительных устройств света в единицы расстояния и сравнивают их с проектными данными САПР ИУ.

Федеральное министерство образования и научных исследований (BMBF) поддерживает исследование университета Касселя в рамках своей финансовой программы «Валидация инновационного потенциала научных исследований» до середины 2016 года при помощи 370 000€. Исследователей консультирует доктор Георг Виора из фирмы NanoFocus, ведущий специалист в области технологий оптических измерений.

Основное преимущество этой разработки в том, что не требуется каких-либо специальных дорогих деталей. «Например, даже обычный ультразвуковой датчик можно модифицировать так, чтобы он отвечал требованиям. Стандартные компоненты датчика можно приобрести менее, чем за 1000 евро. Тем самым возможно собирать недорогие, но при этом точные приборы», – говорит Шульц.

Научная задача проекта состоит в том, чтобы собрать разные компоненты в компактный сенсор и синхронизировать «создание», «чтение» и «перевод» сигнала для процесса измерения. Значительную часть пути исследователи уже прошли и получили патент на изобретенный сенсор с пьезоэлектрическим кристаллом. Это устройство уже обеспечивает измерения с частотой до 4 килогерц. Леманн и его коллеги Маркус Шульц и Маркус Шаке не хотят останавливаться на достигнутом и продолжают свои исследования, желая добиться еще большей скорости измерений.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.