激光频率梳 3D 轮廓检测在深凹槽检测的应用有哪些

一、引言

在众多工业生产及科研领域，深凹槽的精确检测至关重要。例如航空发动机止动螺母上的矩形凹槽，其深度公差极小，对测量精度要求极高。传统检测方法如平台推表检测法存在基准不重合、误差大等问题；工作型三坐标测量仪精度不足，计量型虽精度达标，但因设备要求高、远离生产现场，导致成本增加且生产难度加大。激光频率梳 3D 轮廓检测技术作为一种新兴的高精度检测手段，为深凹槽检测带来了新的解决方案。

二、激光频率梳 3D 轮廓检测技术原理

激光频率梳由多个精确且稳定间隔的激光线组成，覆盖广泛光谱，可用作飞行时间标尺。在进行 3D 轮廓检测时，通过发射激光脉冲，检测脉冲从物体（如深凹槽表面）反射并返回探测器的时间，从而测定到物体表面各点的距离。结合扫描技术，能够获取物体表面的三维坐标信息，进而构建出物体的三维轮廓。其测量精度卓越，在检测微小缺陷和特征方面具有显著优势。

三、在深凹槽检测中的具体应用

（一）航空航天领域

航空发动机的一些关键部件存在大量深凹槽结构，用于存储润滑油、实现部件间的精准配合等。激光频率梳 3D 轮廓检测技术可精确测量这些深凹槽的深度、宽度、形状等参数，确保其符合严格的设计标准。例如，对止动螺母上的深凹槽进行检测，能有效避免因凹槽尺寸偏差导致的润滑油泄漏、部件磨损加剧等问题，保障发动机的安全稳定运行。

（二）电子设备制造

在电子设备制造中，电路板等部件可能存在深凹槽用于安装电子元件或实现特定电路功能。利用该技术可以快速、准确地检测深凹槽的尺寸精度和表面质量，判断是否存在制造缺陷，如凹槽底部的微小裂纹、侧壁的不平整等。这有助于提高电子产品的良品率，降低因部件缺陷导致的产品故障风险。

（三）模具制造

模具中的深凹槽结构决定了成型产品的形状和精度。通过激光频率梳 3D 轮廓检测，模具制造商可以在模具制造过程中及时发现深凹槽加工偏差，进行修正，从而提高模具的制造精度，保证批量生产的产品质量一致性。在汽车零部件注塑模具中，深凹槽的精确检测能确保生产出的零部件尺寸精准，提高汽车整体性能。

四、优势分析

与传统检测方法相比，激光频率梳 3D 轮廓检测在深凹槽检测中具有明显优势。它能实现非接触式测量，避免对深凹槽表面造成损伤；检测速度快，可快速获取大量测量数据，适用于批量生产中的快速检测；精度高，能够满足深凹槽对尺寸精度的严苛要求；并且可以获取完整的三维轮廓信息，便于对深凹槽的整体形状进行分析，发现潜在的形状偏差等问题。

激光频率梳3D光学轮廓测量系统简介：

20世纪80年代，飞秒锁模激光器取得重要进展。2000年左右，美国J.Hall教授团队凭借自参考f-2f技术，成功实现载波包络相位稳定的钛宝石锁模激光器，标志着飞秒光学频率梳正式诞生。2005年，Theodor.W.Hänsch（德国马克斯普朗克量子光学研究所）与John.L.Hall（美国国家标准和技术研究所）因在该领域的卓越贡献，共同荣获诺贝尔物理学奖。​

系统基于激光频率梳原理，采用500kHz高频激光脉冲飞行测距技术，打破传统光学遮挡限制，专为深孔、凹槽等复杂大型结构件测量而生。在1m超长工作距离下，仍能保持微米级精度，革新自动化检测技术。​

核心技术优势​

①同轴落射测距：独特扫描方式攻克光学“遮挡”难题，适用于纵横沟壑的阀体油路板等复杂结构；​

（以上为新启航实测样品数据结果）

②高精度大纵深：以±2μm精度实现最大130mm高度/深度扫描成像；​

（以上为新启航实测样品数据结果）

③多镜头大视野：支持组合配置，轻松覆盖数十米范围的检测需求。

（以上为新启航实测样品数据结果）