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USB 2.0 Industriekamera als optische Komponente im Weißlichtinterferometer

Ein Weißlichtinterferometer besteht aus mehreren Komponenten: einer Lichtquelle, einem Strahlteiler, einem Referenzspiegel und einer Kamera. Der Lichtstrahl wird durch einen Strahlteiler aufgespalten, wobei ein Strahl zum Referenzspiegel und der andere zum vermessenden Objekt geleitet und reflektiert werden. Beide reflektierten Strahlen überlagern sich zu einem Interferenzbild. Der Abstand vom Referenzspiegel zum Strahlteiler ergibt die gedachte Referenzebene vom Strahlteiler in Richtung Objekt. Durch kleine Verschiebungen des Objekts in z-Richtung ändert sich das Interferenzmuster, was von der Kamera in Form von Helligkeitsschwankungen wahrgenommen wird. Dabei muss aber beachtet werden, dass ein Interferenzmuster nur entsteht, wenn die Längendifferenz zwischen Referenzspiegel und Objektoberfläche kleiner als die Kohärenzlänge ist.

Die Software wertet die Interferenzen aus und ordnet den entsprechenden Pixeln die Höhenwerte zu. So entsteht ein Höhenbild des Objekts mit einer sehr geringen Messunsicherheit. Der Weißlichtinterferometer vereinigt somit die Vorteile bekannter taktiler Sensoren mit den Vorteilen optischer Sensoren: hohe Messgenauigkeit mit einer hohen Datenrate.

Als Kamera im µKORAD3D verwendet 3D-Shape die USB 2.0-Kamera mvBlueFOX von MATRIX VISION. Neben dem guten Preis-Leistungsverhältnis der Kamera überzeugte vor allem die Qualität auch dahingehend, dass sie genau den Spezifikationen des µKORAD3D entspricht. Das komplette Kameraprogramm von MATRIX VISION verfügt über eine ähnliche Ansteuerung wie die Lösungen von 3D-Shape, die Einbindung in die vorhandene Software hat sich als leicht erwiesen und die Aussicht, dass sie langfristig verfügbar sein wird, trug ebenfalls zur Entscheidung für die Kamera bei.

Anwendungsgebiete des Weißlichtinterferometers

Die Einsatzmöglichkeiten für einen Weißlichtinterferometer sind vielfältig. Sowohl für stichprobenhafte Anwendungen als auch für 100%-Qualitätskontrollen in der Produktion eignet sich das Messsystem, wobei für die Auswertung, im Vergleich zu den tastenden Pendants, nicht nur eine Profillinie sondern eine Fläche zur Verfügung steht.

Beispielsweise kann bei einer Qualitätskontrolle die Oberfläche eines Elektrobauteils mithilfe eines Weißlichtinterferometers inspiziert und aus den resultierenden Messdaten dann der Durchmesser und die Höhe bestimmt werden.