A multiszenzorok előnyeiről

Érzékelők gyakorlati alkalmazása

2017. november 20., hétfő, 06:00

Címkék: koordináta méréstechnika mérés méréstechnika multiszenzor optikai mérés precíziós mérés szenzor szenzortechnika Werth Magyarország Kft.

A modern koordináta-méréstechnika szinte minden mérési feladathoz optimális szenzort képes rendelni. Az egyazon munkadarabon végzett különböző mérési feladatokat általában egy multiszenzoros koordinátamérő géppel lehet hatékonyan kezelni.

Minden mérési feladat központi kérdése a megfelelő érzékelőrendszer kiválasztása. A szenzor kiválasztását a vizsgálandó tárgyak típusbeli vagy geometriai eltérései, a tűréshatárok, a mérésre kijelölt paraméterek, valamint a méret és a felület együttesen befolyásolják. Figyelembe kell venni az elvárt mérési sebességet is.

Ezen belül is egy kontextusban kell kezelni a típusbeli vagy geometriai eltéréseket és a mérésre kijelölt paramétereket. Még az egyszerű jellemzők, mint például a távolság és az átmérő esetében is először azt kell meghatározni, hogy mely tulajdonság jelöli ki a távolságot, vagyis az él (egyenes), vagy a felület (sík)? Átmérő esetén pedig a furat (kör) vagy a belső felület (henger) kimenete? Ezek a tulajdonságok ideálisan mérhetők speciális érzékelőkkel – élek például képfeldolgozó szenzorokkal, felületek pedig tapintóval.

Ha geometriai eltérések – például egy furat tengelyének egyenessége, vagy annak egy síkkal bezárt szöge – ellenőrzése a feladat, ez gyakran megköveteli több tulajdonság egymással összekapcsolt, különböző térbeli irányokból történő mérését. Ezáltal a pontsűrűségre vonatkozó elvárások is megnövekednek. Az érdességméréseknél az érzékelőnek nagyon kis magasságkülönbségeket kell detektálni nagyon magas pontsűrűség mellett. Azt sem szabad figyelmen kívül hagyni, ha a munkadarab könnyen megsérül, vagy deformálódik – ilyen esetekben csak nagyon alacsony tapintási erővel bíró érzékelők (optikai szenzorok, vagy Werth Fiber Probe) használhatók.

A multiszenzoros rendszerek palettája: pontmérés és kontúrszkennelés a Werth Fiber Probbal (balra fent), éldetektálás képfeldolgozó szenzorral és Raster Scanning rendszerrel (jobbra fent), felületmérés konfokális Nano Focus Probe rendszerrel (baloldal alul) és térfogatmérés komputertomográfiás érzékelővel (jobboldalt alul)

Az egyes tulajdonságokra meghatározott referenciabázis szintén nagy jelentőséggel bír, mivel befolyásolja a mérés eredményét. A különböző szenzorok pontokat, éleket, felületeket vagy volumeneket mérnek egy, két vagy három dimenzióban. Míg egy lézeres távolságmérő csak Z irányban képes meghatározni egy adott pont koordinátáját, addig egy koordinátamérő rendszer a pont helyzetét három dimenzióban is meg tudja adni. A mindhárom dimenzióra vonatkozó információ azonban nem mindig szükséges; a távolság például gyakran csak egy térbeli irányban releváns. A munkadarabokat azonban mérni és számítással illeszteni kell minden irányba a vetületi hibák elkerülése érdekében, ami óvatosságra int minket a szenzor kiválasztásakor. A tisztán 2D mérések csak sík munkadarabok esetében elégítenek ki minden igényt.

A munkadarab apró tulajdonságainak detektálásához megfelelően nagy felbontású mérésekre van szükség, a nagyobb tulajdonságok nagyobb pontosságú méréséhez viszont sok pontot a lehető legrövidebb időn belül kell rögzíteni. Nagyon szűk tűréshatárok esetén nagyon alacsony mérési eltérést engedő érzékelőre van szükség, míg a nagyobb tűréshatár lehetővé teszi, hogy a mérés sebességére helyezzük a hangsúlyt. A mérés sebessége fontos tényező a mérés hatékonyságára nézve, és a kapott pontmennyiség jelentősen befolyásolja az ismételhetőséget.

A pontsűrűség nagymértékben befolyásolja a mérési eltérést: a kontúr (a) és a négy tapintási pont két csoportja (b, c) legjobban illeszkedő fókusztávolságú köröket (g középpont) és szkenneléssel még pontosabb meghatározást (d) eredményeznek

Magasabb mérési sebesség

A fókuszvariációs elven működő képfeldolgozó érzékelők gyakori alapfelszereltségnek számítanak a multiszenzoros koordinátamérő gépeknél. Az érintésmentes élmérések nagy mérési sebesség eléréseit teszik lehetővé. A mérési sebességet tovább növelő On The Fly és a Raster Scanning funkciókon kívül a Werth számos egyéb metódust és érzékelőt is szabadalmaztatott.

Az On The Fly mérések a gép tengelyeinek folyamatos mozgása közben történnek, a Raster Scanning pedig a kis képeket automatikusan egy teljes képpé fűzi össze, így az átfogó kiértékelés elvégezhető anélkül, hogy a gép tengelyeit át kellene helyeznünk. Az erős nagy nagyítású objektívek nagy felbontása és alacsony mérési bizonytalansága miatt a legkisebb tulajdonságok is detektálhatóvá válnak. A Werth Zoom állítható fókusztávolsága és beállítható fényszöge egyébként megközelíthetetlen tulajdonságok detektálását is lehetővé teszi. A mért kontúr a Tolerance Fit szoftver használatával a CAD-modell tűréshatárához illeszthető, lehetővé téve a munkadarabok, például műanyag vagy alumíniumprofilok funkcionálisan megfelelő ellenőrzését.

A fókuszvariációs mérési eljárások által a képfeldolgozó érzékelő fókuszpontja a munkadarab felülete felett és alatt változik. A felület úgy helyezkedik el, hogy a kép fókuszba kerüljön, és a kontraszt maximális legyen. A Werth 3D-Patch-hoz hasonló érzékelők gyors, háromdimenziós felületi méréseket tesznek lehetővé nagy pontsűrűség mellett, ami ideális például felületi hibák vizsgálatához. Az érzékelő szabadon áthelyezhető a koordinátamérő műszer mérési tartományán belül, ezenkívül több mérési pontfelhő is elrendezhető és összeadható egy teljes felületté.

A Werth Zoom változtatható fókusztávolsága egyébként megközelíthetetlen tulajdonságok detektálását is lehetővé teszi.

A Foucault-elv szerint működő pontszenzor a lézersugarat kettéosztja. A szétválasztott sugár a munkadarab felszínére vetül a lencse fókuszpontjában. A felszín helyzetének függvényében ez a különböző fénydiódákon eltérő jelet indukál. A WLP (Werth Laser Probe) a Werth Zoom képfeldolgozó szenzorba van integrálva, nulla eltolással.

A kromatikus fókuszérzékelők egy speciális képalkotó optika színhibáját (kromatikus aberráció) alkalmazzák. Ez azt eredményezi, hogy minden egyes szín egy kissé eltérő magasságban helyezkedik el. A legintenzívebb színek ezután felhasználhatók a munkadarab felületének meghatározására. Ez az érzékelő csaknem teljesen független a felület tulajdonságaitól, és még a nagymértékben reflektív és átlátszó felületeket is képes mérni.

Szkennelési módban az érzékelő folyamatosan rögzíti a mérési pontokat a munkadarab felületének követése közben, a tulajdonságok így nagy pontsűrűség mellett rögzíthetők a jó ismételhetőség érdekében, valamint geometriai eltérések mérésekor. A különböző érzékelők rövidebb mérési időt is eredményeznek. Az optikai távolságmérők, mint például a WLP és a CFP (Chromatic Focus Point), felületi méréseket végeznek szkennelési üzemmódban a síklapúság, torzítás vagy csavarodás megállapításához egy képfeldolgozó érzékelő által igényelt idő töredékében. A CFP olyan optikai érdességméréseket is képes elvégezni, amelyek ugyanazon pozícióban reprodukálhatók.

Mérés bármely irányba

A hagyományos tapintórendszerek és mikrotapintók, például a WFP üvegszálas tapintó, kiválóan alkalmasak különböző térbeli irányok mérésére. A rugalmasság tovább növelhető forgatható, dönthető csuklókkal és csillag vagy L alakú adapterekkel. A hagyományos tapintórendszerek előnyei a merev, robusztus munkadarabok, például a nagy fém alkatrészek és a 3D mérések során domborodnak ki. A Werth Fiber Probe esetében a kis tapintógömb (20 μm-nél kisebb átmérővel) eltérése optikai úton, nagy felbontás mellett detektálható (tapintós-optikai elv). A vékony, rugalmas tapintószár csak a tapintógömb pozicionálására szolgál. Ez azt jelenti, hogy a tapintási erő elhanyagolhatóan alacsony. Az üvegszálas tapintó mindenütt használatos, ahol a hagyományos mérési technológia a munkadarab apró jellemzői miatt már nem használható, például a 90 μm átmérőjű tüzelőanyag-befecskendezők fúvókafuratainak mérésére. A kis tapintóátmérő révén a WFP érdességmérésre is alkalmas.

A Foucault-elv szerint működő lézeres távolságmérők a differenciál fénydióda jelét a felület pozíciójától függően változtatják

A komputertomográfiás mérés esetében a munkadarabba különböző irányokból röntgensugarak hatolnak be, miközben az a röntgenforrás és az érzékelő között forog. A térfogatmodell a 2D radiográfiai képekből áll össze. Az így összeállt térfogati pontfelhő tartalmazza a munkadarab belső geometriáit is. A pontfelhő dimenzionálisan értékelhető ki az első mintavizsgálatoknál, vagy szerszámkorrekcióhoz használható a névleges és tényleges összehasonlítással.

www.werth.hu

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek