摘要：本文聚焦新啟航發(fā)布的深孔測量新方案，其核心技術(shù)激光頻率梳通過創(chuàng)新測量原理與系統(tǒng)設(shè)計，成功突破深孔測量中的光學限制，實現(xiàn)對 130mm 深度深孔的 2μm 級高精度測量，為深孔測量領(lǐng)域帶來全新解決方案，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新啟航；深孔測量；激光頻率梳；光學限制；測量精度

一、引言

在現(xiàn)代高端制造產(chǎn)業(yè)中，深孔零部件廣泛應用于航空航天、精密模具等關(guān)鍵領(lǐng)域。對深孔進行高精度測量是保障零部件質(zhì)量與性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，深孔內(nèi)部復雜的結(jié)構(gòu)導致光線傳播受限，光學遮擋問題成為制約深孔測量精度與深度的主要瓶頸。傳統(tǒng)測量技術(shù)難以滿足對130mm 深度深孔 2μm 級精度的測量需求，新啟航發(fā)布的基于激光頻率梳的深孔測量新方案，為解決這一難題提供了有效途徑。

二、傳統(tǒng)深孔測量技術(shù)面臨的光學限制

傳統(tǒng)深孔測量技術(shù)在面對 130mm 深度的深孔時，光學限制問題十分突出。光學測量方法中，普通激光測量受限于光線在深孔內(nèi)的散射、吸收和反射，隨著深度增加，光線強度急劇衰減，難以到達深孔底部，且遇到孔壁凸起、臺階等結(jié)構(gòu)時，易產(chǎn)生測量盲區(qū)。即使采用增加光源強度等方式，也無法有效改善光線在復雜結(jié)構(gòu)中的傳播，難以獲取完整的深孔三維信息。其他非光學測量方法，如超聲測量，雖然不受光線影響，但分辨率低，無法滿足 2μm 級的高精度測量要求，難以實現(xiàn)對深孔細微結(jié)構(gòu)的精確檢測。

三、新啟航激光頻率梳深孔測量新方案

3.1 技術(shù)原理

新啟航激光頻率梳深孔測量新方案基于飛秒激光鎖模技術(shù)，產(chǎn)生一系列頻率間隔穩(wěn)定的光頻梳齒。測量時，超短脈沖激光被分為測量光和參考光，測量光進入深孔后，在孔壁多次反射，反射光與參考光發(fā)生干涉。通過對干涉光譜中光頻梳齒的精確分析，利用光頻梳的頻率基準特性，能夠準確計算出測量光的光程差，進而獲得深孔各點的三維坐標，實現(xiàn)深孔的高精度測量。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)成

該測量系統(tǒng)主要由高穩(wěn)定性飛秒激光頻率梳光源、精密光學干涉模塊、高速光譜采集裝置和智能數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。高穩(wěn)定性光源確保光頻梳齒的穩(wěn)定輸出，為測量提供可靠基準；精密光學干涉模塊優(yōu)化光路，提高干涉信號質(zhì)量；高速光譜采集裝置能夠快速、準確地采集干涉光譜數(shù)據(jù)；智能數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則通過先進算法對采集數(shù)據(jù)進行高效處理，實現(xiàn)深孔三維輪廓的快速重建。

四、新方案的技術(shù)優(yōu)勢

4.1 突破光學限制

新啟航激光頻率梳新方案憑借激光的高相干性和獨特的多路徑反射設(shè)計，有效突破了深孔測量中的光學限制。對于 130mm 深度的深孔，即使存在復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)導致光學遮擋，光線也可通過多次反射到達被遮擋區(qū)域，并返回參與干涉測量，從而獲取完整的深孔三維信息，消除了測量盲區(qū)，實現(xiàn)了深孔全域測量。

4.2 實現(xiàn) 2μm 高精度測量

基于精確的光頻梳齒基準和先進的數(shù)據(jù)處理算法，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)對 130mm 深度深孔的 2μm 級高精度測量。無論是深孔的孔徑尺寸、圓度誤差，還是孔壁表面的微觀缺陷，都能被精準檢測，為深孔零部件的質(zhì)量控制提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，滿足了高端制造業(yè)對深孔測量高精度的嚴苛要求。

五、應用案例與實踐效果

在某航空航天零部件制造企業(yè)的實際應用中，新啟航激光頻率梳深孔測量新方案對 130mm 深孔進行檢測。傳統(tǒng)光學測量方法僅能獲取深孔淺表層部分信息，而新方案不僅完整呈現(xiàn)了深孔的三維輪廓，還精確檢測出深孔內(nèi)部存在的微米級尺寸偏差和表面微小裂紋。企業(yè)依據(jù)檢測結(jié)果優(yōu)化加工工藝，使零部件的合格率從原來的 80% 提升至 95%，顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，充分驗證了新方案在實際應用中的有效性和先進性。

激光頻率梳3D光學輪廓測量系統(tǒng)簡介：

20世紀80年代，飛秒鎖模激光器取得重要進展。2000年左右，美國J.Hall教授團隊憑借自參考f-2f技術(shù)，成功實現(xiàn)載波包絡(luò)相位穩(wěn)定的鈦寶石鎖模激光器，標志著飛秒光學頻率梳正式誕生。2005年，Theodor.W.H?nsch（德國馬克斯普朗克量子光學研究所）與John.L.Hall（美國國家標準和技術(shù)研究所）因在該領(lǐng)域的卓越貢獻，共同榮獲諾貝爾物理學獎。

系統(tǒng)基于激光頻率梳原理，采用500kHz高頻激光脈沖飛行測距技術(shù)，打破傳統(tǒng)光學遮擋限制，專為深孔、凹槽等復雜大型結(jié)構(gòu)件測量而生。在1m超長工作距離下，仍能保持微米級精度，革新自動化檢測技術(shù)。

核心技術(shù)優(yōu)勢

①同軸落射測距：獨特掃描方式攻克光學“遮擋”難題，適用于縱橫溝壑的閥體油路板等復雜結(jié)構(gòu)；

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

②高精度大縱深：以±2μm精度實現(xiàn)最大130mm高度/深度掃描成像；

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

③多鏡頭大視野：支持組合配置，輕松覆蓋數(shù)十米范圍的檢測需求。

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

審核編輯 黃宇