Holography, שפותח במקור באמצע המאה ה-20 כאמצעי לייצור תמונות תלת-ממדיות, התפתח לטכנולוגיה אבן הפינה במטרופולין ההנדסה ובבדיקה. על ידי הקלטת גל החזית המלאה של אור מפוזר מאובייקט, ההולוגוגרפיה מאפשרת שחזור של ייצוגים תלת-ממדיים מדויקים, יכולת זו מאפשרת למהנדסים לבצע הנדסת מכונות לא-מגע, מדידות גבוהות של פני השטח, עיוות, ופגמים פנימיים כגון מוטציות של ייצור, כגון יעילות גבוהה של כלי רכב, או עיוותים, כגון, למנוע מוטציות, חומרים מתקדמים, כגון יעילות, או עיוותים, כגון שיטות בקרה סטנדרטיות, יעילות, כגון יעילות, או יעילות, כגון יעילות גבוהה של יעילות של יעילות, כגון מוטציות באיכות גבוהה של ציוד ניהול כלי רכב, כגון מוטציות, למנוע מוטציות, או עיוותים, או עיוותים, או עיוותים, למנוע מוטציות באיכות גבוהה של יעילות.

יסודות ההולוגוגרפיה

העיקרון הבסיסי של ההולוגוגרפיה מסתמך על דפוס ההתערבות שנוצר כאשר קרן אור קוהרנטי (בדרך כלל מ לייזר) מחולק לשני נתיבים: קרן ההתייחסות ודבורה אובייקט.האובייקט מאיר את הנושא, והאור מפוזר מזהה עם הפניה beam על מדבקה או הדמיה מחודשת, לאחר מכן, דפוס התערבות זו, או hologram, מקודמים גם שלב מפוסק וגם מידע של אור גאות, לעומת גלימה, לאחר מכן, כאשר הוא מוטבעת גלימה, הוא נוצר מחדש, הוא גרם, לאחר מכן, לאחר מכן, עם תמונה של גלי הגלים.

שתי קטגוריות עיקריות של ההולוגוגרפיה משמשות במטרופולין: אנלוגיה (מבוססות על סרטים) וולוגוגרפיה דיגיטלית. Analog holography משתמשת צלחות צילום או photopolymers כדי להקליט דפוסים של הפרעות, מתן החלטה גבוהה אבל דורש עיבוד כימי. holography דיגיטלית להחליף את המדיום הפיזי עם חיישנים אלקטרוניים כגון CCD או CMOS מצלמה.

טכניקות הולגרפיים למטרופולין

הולוגרפי אינטרפרומטריה

הפרומטריה הולוגרפית היא הטכניקה ההולוגרפית הנפוצה ביותר במטרופולין ההנדסה.זה משווה שני תקליטים או יותר של אותו אובייקט בתנאים שונים (למשל, לפני ואחרי הלחץ, או בטמפרטורות שונות) כדי לחלץ מידע על עקירה, עיוות, רטט, או שינוי אינדקס השבירה.

  • (FLT:0) ,Double-exposure interferometryveFLT:1: שני הולוגרמות מוקלטות על אותה צלחת, אחד האובייקט במצב ההתייחסות שלה ולאחר מכן לאחר שטען.
  • (FLT:0) , באמת-Time interferometryFLT:1: הולוגרמה אחת של מצב ההתייחסות נרשמת ופותחת בסיטקום.האובייקט החי נצפתה לאחר מכן דרך ההולוגרמה, ומייצרת שוליים בזמן אמת כמו האובייקט עיוותים.זה ערך למעקב אחר תהליכים דינמיים כגון צץ, התרחבות תרמית, או סדקים.
  • (FLT:0)Time-average interferometryFreaLT:1; משמש לניתוח רטט, הולוגרמה נרשמת לאורך זמן חשיפה ארוך יותר מאשר תקופת הרטט.התמונה המתקבלת מראה קווי המתאר של אמפליטודה קבועה, עם ניגודיות הקשורה באופן הפוך לאמפודה.

טכניקות אלה מספקות מדידות מלאות, שאינן מגע על פני אזורים גדולים עם רגישות לעקירות על סדר של עשרות ננומטרים.הם מוחלים באופן נרחב בבדיקות לא הרסניות, ניתוח מבני, ואופיון חומרי.

מיקרוסקופיות של Holographic Microscopy

מיקרוסקופיה הולוגרפית דיגיטלית (DHM) מרחיבה את עקרונות ההולוגוגרפיה הדיגיטלית למיקרו-ונומטרית ו- nanoscale מטרולוגיה. על ידי שילוב של מטרה מיקרוסקופית עם מבנה הולוגרפי, DHM יכול למדוד את השינוי המושרה על ידי דגימות שקוף או רפלקטיביות.זה מאפשר גם חלקי משטח תלת-ממדיים של זיהוי תת-מטר ראשוני של מיקרו-מטר, בניגוד למיקרוסקופיות קונבנציונליות, DHM מספק שלב כמותי, המאפשרת, המאפשרת של רכיבי מדידה אופטית, כלומר, חומר של חומר מדויק, אך שימוש במיקרו-מולסטיקה, אך ורקמות (D.

יישומים בהנדסת מטרולוגיה

פסגות ומדידות

שיטות הולגרפיים מאפשרות הערכה מהירה, לא מגע של פני השטח להשלים על אזורים הרבה יותר גדול מאשר stylus profilometers או מיקרוסקופים כוח אטומי. על ידי ניתוח שלב ההפצה של גלfront משוחזר, מהנדסים יכולים לחלץ פרמטרים כגון Ra, Rz, והם פרמטרים מרקמים. ⁇ ⁇ holographicscopy הוא יעיל במיוחד למדידה על משטחים מתכתיים מלוטשים, רכיבים אופטיים, ומוליכים למחצה כגון פיזור, כמו גם , כמו גם סטיות, כמו גם , כמו גם סטיות, או סטיות, כמו גם , כמו , כמו גם , סטיות תפקודים פונקציונליות, כמו , כמו , כמו , כמו , כמו , כמו גם סטיות, כמו גם סטיות , , , , , סטיות סטיות , , , סטיות סטיות , , , , , , סטיות , סטיות סטיות סטיות , אפקט , , סטיות סטיות , סטיות סטיות , הוא יעיל במיוחד יעיל במיוחד יעיל במיוחד יעיל במיוחד יעיל במיוחד יעיל במיוחד יעיל במיוחד סטיות סטיות סטיות סטיות סטיות סטיות , כמו סטיות

המונחים: Strain Measurement

כפול-exposure ferometry הוא כלי סטנדרטי למדידת עיוות מבנים הנדסיים תחת טעינה מכנית או תרמית. מהנדסים יכולים למפות מחוץ למטוס ועקירות במטוס עם רגישות גבוהה, קביעת שדות זנים על פני רכיב.זה קריטי לאימות מודלים אלמנט סופיים, הערכת השלמות של ננומס, ולימוד ההתנהגות של חומרים מורכבים בזמן אמת מאפשר ניטור אוטוביוגרפי מאפשר ניטור מנגנונים מתעתים של מנגנונים מפלסטיקה, כמו מנגנונים מנגנונים מפלסטיקה, מתן מנגנונים מפלסטיקה.

מטרולוגיה ממדית וגימנס גיאומטרי

למרות פחות נפוץ מאשר יישומים אינטרפרומטריים, ההולוגוגרפיה יכולה לשמש למדידות ממדיות מוחלטות. על ידי הקלטת ובנייה של הולוגרמה של חלק, ולאחר מכן השוואתו למודל מאסטר או CAD באמצעות מתאם דיגיטלי, סטייה של גיאומטריה נומינלית ניתן לכמת.

ניתוח ודינמיקה

זמן-average ferometry הולוגרפי מספק תובנות ייחודיות למצבי רטט של מבנים. על ידי הקלטת הולוגרמה בעוד האובייקט רוטט (למשל, בהתחדשות), דפוס השולי המתקבל מראה קווים נוודים וחלוקות אמפולות. שיטה זו אינה מגע ויכולה להיות מיושם על אובייקטים של כל חומר, כולל לוחות דקים, טורבינות, להבים, ורמקולים זה בעיקר כדי למנוע בעיות רדומים.

יישומים תעשייתיים-חלקיים

חללי תעופה

ב-Aerospace, holographic nondestructive בדיקות (HNDT) משמש כדי לבדוק מבנים מורכבים עבור disbonds, delaminations, ונזקים השפעה.טכניקה יכול לזהות פגמים תת-קרקעיים שאינם נראים לבדיקה חזותית. לדוגמה, במהלך בדיקות הוכחה של לוחות פתיל מטוסים, ולוגרפי מגלה אזורים עם עיוות עצום המעיד על סדקים מוסתרים או סדקים חלשים של צינורות חללים משמש גם כדי לאמת.

רכב

יצרני רכב מעסיקים בדיקה הולוגרפית של רכיבי מנוע, דיסקים בלמים, ופאנלים בגוף.דיפרנומטריה בזמן אמת מפקח על עיוות של אסיפות תחת עומסים תפעוליים מדומה (למשל, לחץ הידראולי במסילות דלק) מיקרוסקופוגרפיה דיגיטלית משמש למדידת פני השטח של cylinders ו-Soshaft lobes, הבטחת ניקוי תקין ולהפחית את ה-Dollowivescopy לפני בדיקות מטריה מלאה.

אלקטרוניקה ו Semiconductor

תעשיית המוליכים למחצה דורשת דיוק תת-מיקרוני בחיתולית, יישור המסכה, ואריזות השבבים. הולוגוגרפיה הדיגיטלית מאפשרת בדיקה מלאה של פגמים ננוטופוגרפיה ללא מגע.זה יכול גם למדוד וריאציות דקות-סרט ולחץ השוכן בשכבות מופקדות. במערכות מיקרו-אלקטרוניקה (MEMS), מיקרו-מיקרוסקופיות מוכות מספק פרופילים כמותיים של תנועות וצורות הפעלה, הן בטכניקות זיהוי תפעוליות.

מכשירים רפואיים

עבור שתלים רפואיים, כגון היפ פרוזזציות ו stents, בדיקה הולוגרפית מבטיחה כי מיקרו-ההתאמות לעמוד מפרטים עיצוב.טבע לא-מגע נמנע מסיכון זיהום. , אינטרפרומטריה הולוגרפי מוחל גם על מנת לבחון את חיי העייפות של מכשירים כירורגיים ולקבוע את עיוות של פיגרעות העצם תחת עומס.

השוואה עם טכנולוגיות מדידה אחרות

כדי להבין את התפקיד של ההולוגוגרפיה במטרופולין ההנדסה, מומלץ להשוות אותו עם שיטות מבוססות:

  • (FLT:0) לתאם מכונות מדידה (CMMs)FLT:1: CMMs לספק מדידות ממדיות בעלות דיוק גבוה, אבל הם מבוססים על מגע, איטיים עבור כיסוי מלא של קיסרה, ולא יכול למדוד מדידות מקביל או עדינה. Holography מציעה נתונים לא-מגע, שדה מלא שיכול ללכוד צורות שטח מורכבות במהירות, עם זאת CMM הם טוב יותר עבור חורים פנימיים, תכונות מתקדמות, ותכונות חד-נוחות.
  • (FLT:0)Laser Scanners and Structured LightveFLT:1) : שיטות אופטיות אלה הן מהירות ולא מגע, אבל בדרך כלל יש פתרון אנכי נמוך יותר מאשר ההולוגוגרפיה (μm vs nm) הרגישות של Holography לשלב מאפשר מדידה של עיוותים דקים וחוספס פני השטח כי אור מובנה אינו יכול לפתור.
  • (FLT:0)X-ray Computed Tomography (CTIRLT) 1: CT יכול לבדוק מבנים פנימיים, אבל כרוך בדאגות בטיחות קרינה, זמני סריקה איטיים יותר, ורזולוציה פני השטח נמוכה יותר. Holography הוא אופטי ואידיאלי עבור פני השטח ואת תת-קרקעי (אם שקוף) מדידות, ניתן להשתמש בסביבה פתוחה-אוויר.
  • (FLT:0)Profilometers (Stylus, AFM, Interferometric) Interferometric) ,Everph:1: בעוד אלה מציעים החלטה אנכית גבוהה מאוד, הם בדרך כלל נקודה-על-ידי נקודה או קטנטנה, ומגע פרומטרים סיכון שריטות משטחים רכים.

אף טכניקה אחת אינה אוניברסלית.הולוגרפיה עולה ביישומים הדורשים רגישות גבוהה, כיסוי שדה מלא, ופעולה לא מגע, במיוחד כאשר פני השטח אינם ניתנים להשגה עבור העוקץ פיזי.

אתגרים ופתרונות

למרות היתרונות שלה, יישום מעשי של ההולוגוגרפיה במטרופולין התעשייתי ניצב בפני מספר אתגרים:

  • (FLT:0) רגישות סביבתית (Environmentalרגישות) 1: מדידות אינטרפרומטריות הן רגישות גבוהה מאוד לטטראט, זעזוע אוויר וסחף תרמי. Solutions כוללים לייזרים מותקפים (אשר להקפיא תנועה), טבלאות בידוד הרטט, ותגמול בזמן אמת באמצעות כאבי משוב.
  • (FLT:0) העלות והמורכבות של ה-FLT:1: לייזרים איכותיים, אופטיקה מדויקת ומצלמות דיגיטליות יקרים.עם זאת, הופעת לייזרים דירוקיים קומפקטיים, חיישני CMOS בעלות נמוכה יותר, והתקדמות חישובית הפחיתה עלויות.קומפקטיות, מערכות הולוגרפיות כולן מתפתחות כעת.
  • (FLT:0) הכשרה מיוחדת של אימונים מיוחדים FLT:1: הפרעות התערבות ביניים השוליים והשחזור המספרי דורש טכנאים מיומנים.תוכנות מודרניות עם ניתוח שוליים אוטומטיים וסיוע למידת מכונה מחלחלות למחסום זה.
  • (FLT:0)Measurement טווח מגבלות טווח טווח של 1FLT: ההפרעה הולוגרפית מוגבלת למדידת עקירות קטנות יותר ממחצית אורך הגל לשבר, אשר עשוי להיות רגיש מדי עבור עיוותים גדולים. טכניקות מרובות גל, שלב זמני ללא נפיחות, וגישות היברידיות (שילוב של ההולוגרמה עם photogramry) להאריך את הטווח הדינמי.

מחקרים מתקדמים מתייחסים לסוגיות אלה.לדוגמה, FLT:0multi-wave digital holographyFLT:1 מאפשר מדידה לאמבית של גבהים של צעד ועיוותים גדולים יותר.מערכות ההולוגוגרפיה באמצעות Nd:YAG לייזרים יכולים להקפיא את התנועה בסביבות רועשות, מה שהופך את הבחינה בתחליפית האפשרית על גבי קומות.

כיוונים עתידיים

העתיד של ההולוגוגרפיה במטרופולין ההנדסה מצביע על שילוב גדול יותר עם אוטומציה ואינטליגנציה מלאכותית. אלגוריתמים למידה עמוקה מפותחים כדי לזהות באופן אוטומטי חתימות פגומות (למשל, דפוסי דחיסה) ב- ולוגרפיים, הפחתת הצורך בפרשנות אנושית מומחה. . . . ⁇ מצלמות הולוגרפיות, בדומה למודולים באיכות גבוהה, יכול להפוך ציוד סטנדרטי לבדיקה על ידי צוותים.

כיוון מבטיח אחר הוא (FLT:0in-line holography for Manufacturing metrosFLT:1, שבו מערכות הולוגרפיות מוטבעות ישירות לתוך קווי ייצור כדי לבדוק כל חלק שהוא עובר בעבר.זה דורש רכישה מהירה ואלגוריתמים חזקים המסוגלים לטפל בנאמנות חלקית.התקדמות במצלמות מהירות גבוהה ואופטיקה חישובית עושה בדיקה של 100% בזמן אמת.

(FLT:0) מציאות מדומה (AR) הדמיה של ויזואליזציה 1:1 של נתונים הולוגרפיים עולה גם כן.מהנדסים יכולים לצפות בהתרגשות יתר של קווי עיוות על חלקים פיזיים באמצעות ראשי AR, המאפשר הבנה אינטואיטיבית של התנהגות מבנית במהלך בדיקות.

בנוסף, שילוב של הולוגוגרפיה עם טכניקות אחרות כמו מתאם תמונות דיגיטליות (DIC) או Shearography עשוי להניב מערכות היברידיות המציעות רגישות גבוהה טווח דינמי רחב.מחקר לתוך FLT:0Photon-counting holographyFLT:1 ו-FLT:2quantum holographyFLT 3: עשוי לדחוף רגישות לגבולות יסוד, המאפשר זיהוי של רמה אחת-תמונות עבור הפרעות מסוכנות מאוד או נמוכה מאוד.

מסקנה

Holography ביססה את עצמה כטכניקה רבת עוצמה במטרופולין ההנדסה ובבדיקה, מתן מדידות שאינן מגע, שדה מלאות עם רזולוציה בקנה מידה ננומטר בקנה מידה.היכולת שלה ללכוד הן טופוגרפיה והן עיוות במדידה אחת הופכת אותו חיוני עבור יישומים החל ניתוח גסות פני השטח לתנודות דיוק גבוהה תצורה של יעילות, בעוד אתגרים של עלות, רגישות סביבתית, ומורכבות, להמשיך את ההתקדמות הטכנולוגית כדי להרחיב את הנגישות שלה וטכנולוגיות דיגיטליות, כמו גם אינטגרציה, שיטות ייצור מתקדמות יותר.

(ב) לקריאה נוספת על טכניקות וחקרי מקרה ולוגרפיים מתקדמים, מתייחס למשאבים מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) VOL 1 על אינטרפרומטריה הולוגרפית:2 (ראה ולוגרפיון (NIST) על מנת לבחון את פרויקט המטרופולין של קיימברידג'-FLT:4, the FLT:4 University of Cambridge EngineeringFalph:5uralisches on digital ography for the Oxford-Friedology LT) ו-Friedology and the Oxford-Ferology and the Oxford-Ferology and Oxford-Fer (Digmpicdology and Oxford) 7.