从遮挡难题到精准测量：激光频率梳技术如何实现深孔 3D 轮廓的 2um 级重复精度？
一、深孔 3D 轮廓测量的遮挡困境
深孔结构（如航空发动机燃油喷嘴孔、模具冷却孔）因孔深大（常超 100mm）、深径比高（＞10:1），其 3D 轮廓测量长期受限于光学遮挡难题。传统光学测量技术（如激光三角法、白光干涉法）依赖直射光线，在深孔内壁中下部形成大量测量盲区，数据缺失率超 30%，且重复精度仅能达到 10-20μm，无法满足精密制造对孔壁粗糙度、圆度等参数的严苛要求。这种技术瓶颈导致深孔加工质量难以有效管控，成为高端制造领域的共性难题。
二、激光频率梳技术的测量原理
2.1 频率梳干涉机制
激光频率梳技术通过飞秒激光器产生一系列等间距的光学频率 “梳齿”，形成覆盖特定波长范围的相干光。当光束入射深孔时，不同深度的孔壁反射光与参考光产生干涉，通过解析干涉信号的频率与相位信息，可精确计算反射点的空间坐标。其非接触式测量特性避免了机械探头的尺寸限制，为突破遮挡奠定基础。
2.2 多维度光束布局
采用环形阵列光源设计，6 束激光以 15°-45° 不同入射角同步入射深孔，形成发散式光束覆盖。通过光束角度的精准调控，确保孔壁全深度范围（尤其是中下部）均有光线照射，配合 360° 环绕式探测器阵列，可同步接收不同角度的反射信号，从硬件层面消除单一光束的遮挡盲区。
三、2um 级重复精度的技术突破
3.1 抗干扰信号处理
开发基于小波变换的信号降噪算法，能从复杂反射信号中提取有效干涉信息，信噪比提升 40%。针对深孔内壁反射率不均的问题，采用自适应增益调节技术，动态优化探测器灵敏度，确保不同区域反射信号的一致性，为重复精度提供原始数据保障。
3.2 相位补偿与标定体系
构建实时相位补偿模型，通过内置温度传感器与振动监测模块，动态校正环境因素（温度波动 ±1℃、振动幅度＜5μm）导致的相位漂移，补偿精度达 0.5μm。建立三维标定靶标，定期对系统进行空间坐标校准，将轴系误差控制在 1μm 以内，确保多次测量结果的一致性。
3.3 数据融合算法优化
利用深度学习构建深孔轮廓特征库，对多光束测量数据进行融合重构。算法可自动识别不同光束的重叠区域，通过特征点匹配消除数据偏差，将多源数据的融合误差控制在 1μm 内，最终实现全孔 3D 轮廓的 2μm 级重复精度（3σ）。
四、性能验证与应用价值
在 130mm 深、10mm 直径的标准深孔测试中，激光频率梳技术连续 10 次测量的轮廓偏差均＜2μm，重复精度远超传统激光三角法（10μm）。在航空发动机喷嘴孔检测中，能精准捕捉孔壁 0.5mm 深度范围内的台阶缺陷，为加工工艺优化提供量化依据。该技术突破了深孔测量的遮挡限制，其 2μm 级重复精度为高端制造领域的深孔质量管控提供了可靠解决方案。
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（以上数据为新启航实测结果）
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