航空复杂壳体零件深孔检测方法 - 激光频率梳 3D 轮廓检测
一、引言
航空复杂壳体零件在航空发动机、飞行器结构等关键部位广泛应用，其深孔的质量直接关乎航空装备的性能与安全。深孔检测面临着孔径小、深度大、内部结构复杂等挑战，传统检测方法难以满足高精度、高效率的检测需求。激光频率梳 3D 轮廓检测技术凭借独特优势，为航空复杂壳体零件深孔检测提供了创新解决方案。
二、激光频率梳 3D 轮廓检测原理
光学频率梳，作为测量频率和时间的精准工具，在频谱上呈现为一系列分立且严格等间隔的梳状频谱线 。其具备出色的时间和空间相干性，为 3D 轮廓检测提供了稳定可靠的相干光源。在深孔检测中，通过分光棱镜将激光器发出的激光脉冲分为测量光路与参考光路。测量光路激光射向深孔内壁，经内壁反射后与参考光路激光在分束器合束，产生干涉信号 。利用光栅光谱仪接收干涉信号，并借助法布里－珀罗标准具的模式滤波原理对光频梳进行稀疏化 。再通过对干涉测距数据的处理，依据光谱精确解算出深孔内壁各点到测量系统的距离，进而构建出深孔内壁的 3D 轮廓。
三、激光频率梳 3D 轮廓检测优势
3.1 高精度测量
激光频率梳的梳齿间隔精确且稳定，能够实现超精细的距离测量，为深孔轮廓检测提供极高的精度。相比传统检测手段，可有效检测出深孔内壁微小的缺陷、变形等问题，满足航空零件严苛的质量标准 。例如在某航空发动机复杂壳体零件深孔检测中，传统方法检测精度为±0.1mm，而激光频率梳 3D 轮廓检测精度可达 ±0.01mm，极大提升了检测精度。
3.2 非接触式检测
该技术无需与深孔内壁直接接触，避免了接触式测量可能带来的损伤，尤其适用于航空复杂壳体零件这类高精度、高价值零件的检测 。如对于表面涂层有严格要求的深孔，非接触检测可确保涂层完整性不受破坏。
3.3 复杂结构适应性强
激光频率梳 3D 轮廓检测能够对深孔内部复杂结构进行全方位扫描，准确获取轮廓信息，克服了传统方法在面对复杂形状时的检测盲区问题 。对于带有台阶、凹槽等复杂特征的航空零件深孔，能清晰呈现其内部结构细节。
四、应用案例分析
某航空制造企业在生产新型飞行器结构件时，采用激光频率梳 3D 轮廓检测技术对复杂壳体零件深孔进行质量检测。该零件深孔孔径为 5mm，深度达 50mm，内部存在多处台阶和不规则结构。通过该技术，成功检测出深孔内壁存在的细微裂纹以及台阶处的尺寸偏差。检测结果为后续加工工艺优化提供了精准依据，有效提高了产品合格率，降低了生产成本。在实际检测过程中，检测系统可在 5 分钟内完成对一个深孔的全方位检测，并生成详细的 3D 轮廓检测报告，大大提高了检测效率。
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）