Maşini optice pentru măsurat în coordonate

Calitate & Control

de Catalin Apostol

Maşini optice pentru măsurat în coordonate

Maşinile optice pentru măsurat în coordonate au în componenţă mai multe tipuri de senzori, de la sisteme optice fără palpare la sisteme de măsurare cu palpare, aici fiind inclusă o varietate de capete de scanare cu sau fără contact.

 

Odată cu apariţia capacităţii de interschimbare a capetelor de măsurare pentru maşinile tradiţionale, a devenit posibilă înglobarea sistemelor de scanare a liniei laser, a punctului laser şi a camerelor video pe aceeaşi structură.

Tipuri de senzori

În multe cazuri, senzori similari sau identici sunt diponibili pe diverse platforme. Tipurile de senzori de bază întâlnite pot fi:

  • Optici imagine: Un senzor, care are la bază o cameră video de înaltă rezoluţie, ce poate măsura cu ajutorul pixelilor captaţi de cameră. 
  • Palpare: Un senzor cu ajutorul căruia este înregistrat un singur punct de măsurare prin palparea piesei.       
  • Scanare analogică: un senzor care deplasează palpatorul de-a lungul profi­lului piesei de măsurat, înregistrând o densitate de puncte de măsurare ce compun forma piesei.     
  • Punct laser: Un senzor non-con­tact care în­­re­gistrează şi transmite seturi individuale de date prin intermediul fascicului laser.
  • Linie laser: Un senzor non-contact care trasează o linie laser de-a lungul piesei, returnând puncte de măsurare multiple.
  • Lumină albă: Un senzor non-contact care foloseşte o rază de lumină albă focalizată (toate lungimile de undă) pentru a oferi o măsurare foarte precisă a unei suprafeţe fine.

 

   Platformă cu senzori multipli ce include (de la stânga la dreapta) senzorul de palpare, camera video și senzorul de lumină albă

 

Deoarece se pot utiliza senzori multipli pentru o singură procedură de măsurare, alegerea atât a senzorilor sau a grupului de senzori ce vor participa la procesul de măsurare, cât şi a strategiei de măsurare, poate fi determinată din cerinţele aplicaţiei. Cel mai bun exemplu în acest sens este corelarea densităţii de puncte de măsurare impuse de aplicaţie cu capacitatea senzorului. Astfel, în zonele în care geometria piesei este simplă, se vor utiliza senzorii de palpare, aceştia putând să înregistreze seturi de date cu o densitate limitată, iar acolo unde este necesară inspectarea formei piesei, cum ar fi un contur de o geometrie complexă, se utilizează scanarea optică.

Un sistem ce utilizează senzori multipli permite, prin intermediul software-ului, programarea tuturor senzorilor pe baza modelului CAD al piesei, în acelaşi mediu de programare. Nu sunt necesare module software individuale pentru a programa anumite tipuri de senzori. Capacitatea de a programa pe baza modelului CAD este esenţială atunci când se doreşte simularea unei rutine de măsurare, astfel încât operatorul să îşi poată crea o idee asupra întregului proces, înainte ca piesa să fie fizic plasată pe maşină.

 

Elemente de construcţie

Construcţia maşinilor optice este realizată integral din aluminiu, oferindu-le o rigiditate structurală ridicată şi stabilitatea necesară oricărui echipament de control dimensional de înaltă precizie.

Deplasarea pe axe se realizează cu ajutorul unor ghidaje pretensionate, montate pe monoşine ultraprecise pentru a asigura stabilitate în timp. Astfel, maşinile pot fi utilizate atât în secţii de producţie cât şi în laboratoare de metrologie.

Distanţa dintre axele X şi Y este redusă la minimum pentru a asigura compactitatea.

Structura care compune axa Z are o formă arcuită, astfel încât ansamblul de ghidare să poată fi montat cât mai aproape posibil de partea optică, sistemul fiind echilibrat.

Sistemele de măsurare se bazează pe dispozitive de codificare liniare, foarte precise, montate pe fiecare din cele trei axe.

 

Principii de funcţionare

Procesul constă în abilitatea de inspectare a unui obiect, situat pe un suport din sticlă, cu ajutorul unui sistem optic, ce are în componenţă şi o cameră, în afară de lentilele suplimentare pentru mărire. Deoarece această tehnologie se bazează pe analizarea imaginilor, iluminarea pieselor inspectate este esenţială.

 Principii de funcționare

 

Din acest motiv, sunt utilizate trei moduri de iluminare:

  • Dispozitivul de iluminare diascopică este montat sub suportul de sticlă pe care este plasată piesa ce se doreşte a fi inspectată, permiţând vizualizarea profilului piesei;
  • Lumina circulară pentru o vizualizare detaliată a suprafeţei superioare a piesei controlate;
  • Lumina coaxială pentru a vizualiza interiorul unui alezaj sau pentru a măsura piese cilindrice în poziţie verticală. Este utilizat şi un indicator laser care localizează zona de măsurare de pe piesa situată în câmpul de vizualizare al camerei.

 

Tipuri de iluminare

Tehnologia iluminării utilizând LED-uri, oferă surse de lumină rece cu durabilitate mare (peste 50.000 de ore), cu un consum redus de energie. Lumina transmisă (iluminare diascopică) este produsă de un LED de culoare verde cu intensitatea luminoasă programabilă.

 

Lumina reflectată (iluminarea episcopică) este creată de o lentilă Fresnel constând dintr-o linie dublă de 24 de LED-uri, intesitatea acesteia putând fi, de asemenea, setată prin intermediul software-ului.

 

Modelul Fresnel permite construcţia unor lentile cu diametre mari şi distanţe focale mici, având masa şi volumul de material reduse comparativ cu o lentilă de tip convenţional. Lentilele Fresnel sunt cu mult mai subţiri, în unele cazuri, luând o formă plată. O lentilă de acest tip poate capta mai multă lumină, propagată oblic, de la o sursă.

      1 - Lentilă Fresnel; 2 - Lentilă convențională

 

Distingem următoarele tipuri de iluminare:

  • Iluminarea episcopică

Poate că cel mai important aspect al analizelor, care se aplică tuturor formelor de microscopie optică, este metoda iluminării specimenului şi eficacitatea ei în descoperirea caracteristicilor de interes. Stereomicroscoapele sunt utilizate pentru a examina probe în faze de lumină reflectată (episcopic) cât şi în faze de lumină transmisă (diascopic), folosind o varietate de surse şi configuraţii de lumină care sunt poziţionate strategic în locaţii corespunzătoare.

Iluminarea episcopică, sau lumina incidentă este deosebit de utilă pentru inspectarea caracteristicilor rezultate în urma frezărilor, pentru alezaje, teşituri şi muchii rotunjite.

     Iluminare episcopică

 

  • Iluminarea diascopică

Iluminarea diascopică, sau lumina transmisă, este proiectată sub piesa măsurată pentru a crea o imagine siluetă a profilului. Aceeaşi iluminare se foloseşte şi când măsurările sunt bazate pe transparenţă.  

          

 

  • Lumina coaxială

Lumina coaxială este proiectată de deasupra piesei de măsurat cu ajutorul funcţiei de mărire. Fasciculele de lumină colimate produc un câmp luminos util la inspectarea alezajelor înfundate sau a pieselor cilindrice.    

         

 

  • Iluminarea diascopică paralelă

Această iluminare este proiectată din partea inferioară, folosind un obiectiv special ce generează raze paralele de lumină. Cu acest tip de iluminare se pot elimina multiple reflexii de lumină, rezultat ce îmbunătăţeşte vizualizarea marginilor profilului unei piese circulare. 

           

 

Aplicaţii

Flexibilitatea este una dintre caracteristicile esenţiale ale maşinilor optice pentru măsurat în coordonate. Aceasta este definită prin libertatea de a alege între măsurarea cu contact şi cea optică în cadrul aceluiaşi sistem, pentru a permite analizarea tuturor caracteristicilor pieselor controlate.

Maşinile optice reprezintă soluţia optimă pentru inspectarea materialelor sensibile, măsurând foarte precis, fără a denatura profilul nominal.

 

Maşinile optice din gama TESA-VISIO GL oferă utilizatorilor soluţia completă în materie de măsurări fără contact, fie că sunt utilizate pentru control dimensional de bază, fie pentru aplicaţii metrologice avansate.

În afară de o construcţie compactă şi ergonomică, TESA-VISIO 300 GL are un volum de măsurare de 300 x 200 x 150 mm, suficient pentru a acoperi o mare parte a cere­rilor din industrie aparţinând acestui domeniu specific. Este disponibilă în două variante distincte, adecvate operaţiilor manuale sau automate, oferind măsurări rapide, precise şi uşor de executat.

 

Caracteristici principale:

  • Optica

Include un mecanism de mărire optică motorizat, împreună cu o cameră color CCD, ca echipamente standard. Toate sursele de lumină sunt dotate cu tehnologia LED, producând o lumină rece, cu durabilitate mare:

  • iluminare diascopică pentru verificarea profilurilor, precum şi măsurări bazate pe transparenţă;
  • iluminare circulară (4 x 90° + 8 x 45°) pentru caracteristici obţinute în urma procesului de frezare, pentru alezaje şi muchii rotunjite;
  • iluminare coaxială pentru alezaje înfundate sau piese cilindrice.

 

Fiecare sursă de lumină poate fi setată prin intermediul software-ului.

  • Mecanică

Structură de granit pentru a asigura rigiditatea şi stabilitatea necesară oricărui sistem de măsurare de înaltă precizie.    


 Cătălin Apostol este inginer MICRO-TOP Consulting Engineering & Service



Accept cookie

Acest site web utilizează module cookie în scopuri funcţionale, de confort şi statistică.

Dacă sunteţi de acord cu această utilizare a modulelor cookie, faceţi clic pe "Da, sunt de acord". Termeni si conditii

Nu sunt de acord Accept doar cookie functional Da, sunt de acord