Messgeschwindigkeit und -präzision sind entscheidende Leistungs­parameter bei der Inline-3D-Prüfung. Für schwierige Bauteiloberflächen eignen sich konfokale 3D-Liniensensoren. Sie scannen auch gekrümmte Kanten, mehrschichtige, transparente, glänzende sowie gemischte Oberflächen und vieles mehr – mit Submikron-Präzision.

Konventionelle optische 3D -Mess­verfahren wie Lasertriangulation oder Streifenlichtprojektion kommen seit Jahrzehnten in industriellen Anwendungen zum Einsatz. Diese Techniken sind zwar mittlerweile sehr ausgereift, aber haben bei bestimmten Anwendungen eben auch Nachteile. Dazu gehören die Empfindlichkeit gegenüber Oberflächenreflexionen, Änderungen der Spiegelreflexion im Verhältnis zur Streulichtintensität aufgrund der Oberflächenbeschaffenheit oder des Neigungswinkels, mehrfache Reflexions- und Streupfade des Messobjekts sowie eine begrenzte z-Präzision aufgrund des Speckle-Beugungseffekts.

Für spezielle industrielle 3D-Messungen gibt es daher eine weitere Klasse optischer Verfahren mit relativ hoher z-Präzision. ­Diese basieren auf dem chromatisch konfokalen Prinzip. Diese Methoden verwenden polychromatisches Licht und Optiken mit chromatischer Dispersion, die Höheninformationen in Wellenlängen kodieren.

Mit der neuen Generation von LMIs smarten konfokalen 3D-Liniensensoren, der Gocator-5500-Serie, haben Unternehmen nun Zugang zur branchenweit ersten smarten konfokalen Liniensensortechnologie für die Prüfung von anspruchsvollen Materialstrukturen.

Smarte Line-Confocal-Imaging-Sensoren

Die Line-Confocal-Imaging-Technologie (LCI) basiert auf einer optischen Methode namens lateraler chromatischer Aberration, wobei weißes Licht, das ein Sensor-Transmitter aussendet, in ein kontinuierliches Spektrum von Wellenlängen aufgeteilt wird. Jede Wellen­länge wird auf die gemessene Oberfläche in einem bestimmten Abstand vom Sensor fokussiert, um eine senkrechte Brennebene zu bilden. Diese Technologie ist in koaxialer Ausführung für Einzel- und Mehrpunktgeometrien und in außeraxialer Ausführung für Liniengeometrien erhältlich.

Die Gocator-5500-Sensoren sind die ersten und einzigen konfokalen Liniensensoren, die über eine webbasierte Schnittstelle mit integrierten Messwerkzeugen, E/A-Konnektivität und Unterstützung für das Erstellen von Mehrschicht-Profilen mit PC-Beschleungigung verfügen.

Die Dicke einzelner Schichten messen

Der größte Vorteil von konfokalen Linien­sensoren ist es, dass sie gleichzeitig 3D-­Topografie (3D-Oberflächengeometrie), 3D-Tomografie (3D-Geometrie und 2D-Intensität in mehreren Schichten) und 2D-Intensitätsdaten bei hohen Messfrequenzen (über 16 kHz mit PC-Beschleunigung) erzeugen. Das ermöglicht es, die Dicke einzelner Schichten zu messen oder Defekte auf Sekundärschichten zu erfassen.

Somit kann der Sensor nahezu jeden Materialtyp scannen – einschließlich gekrümmter Kanten, mehrschichtige, transparente, glänzende oder spiegelnde, kontrastreiche, sowie gemischte Oberflächen und vieles mehr –
mit Submikron-Präzision und auf einem Qualitätsniveau und Geschwindigkeit, die konkurrierende konfokale Technologien übertrifft.

Getrennte Sende- und Aufnahmeoptiken für das Erfassen feiner Merkmale

Die Sensoren verwenden getrennte Sende- und Aufnahmeoptiken. Dies verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis und liefert eine höhere Datenqualität. Dadurch ist es möglich, anspruchsvolle Oberflächen und feine Merkmale zu scannen.
Die Gocator-Sensoren verfügen über einen Hochgeschwindigkeits-Imager und eine leistungsstarke Elektronik, die eine präzise Prüfung mit bis zu 16 kHz bei PC-Beschleunigung mit skalierten Sichtfeldern, X-Auflösungen von bis zu 2,5 Mikrometern und Z-Wiederholgenauigkeit von bis zu 0,05 Mikrometern ermöglichen.

Anwendungen für LCI-Technologie

Besonders in anspruchsvollen Anwendungen, die eine Auflösung im Submikrometerbereich und eine hohe Messgeschwindigkeit erfordern, sind smarte konfokale 3D-Liniensensoren die beste Wahl.

Typische Anwendungen für Gocator-5500-Sensoren sind

• Messung von gekrümmten Handy-Displays
• Rauheitsanalyse von transparenten und nicht transparenten Oberflächen Fehlererkennung auf mehrschichtigen Komponenten Analysen von Versatz, Stufenhöhe, Schichtdicke, Luftspalten, Abstand, ­Winkel, Fläche, Volumen und Koplanarität in verschiedenen Branchen
• Schnittgrat-Höhenanalysen in der ­Metallindustrie
• Analyse der Versiegelung von medi­zinischen Verpackungen
• Analysen von gedruckter, hybrider, ­flexibler und organischer Elektronik

Autorin
Vanessa Germann
Regional Marketing Manager EMEAR bei LMI