A képfeldolgozó szenzoros koordináta mérőgépek különösen alkalmasak olyan munkadarabok gyors mérésére, mint pl. a 3D-s műanyag komponensek. A hagyományos bemérő rendszerek tipikusan hasáb alakú munkadarabok geometriájának és geometriai eltéréseinek 3D-s térben történő meghatározására valók. A multiszenzoros koordináta mérőgépekkel nagy számú munkadarab komplett mérése végezhető el egyetlen lépésben.
Bernd Weidemeyer
A multiszenzoros koordináta mérőgépek szinte korlátlan választási szabadságot adnak: mindenféle mérési feladatot képesek ellátni, de melyik szenzor a legalkalmasabb az adott feladatra? Olyan szenzor nem létezik, amely minden mérési feladatra alkalmas. Minden szenzornak megvan a maga előnye és hátránya. Az elasztikus gumi profilok például rendkívül kis mérési bizonytalansággal mérhetők optikai úton, míg tapintós mérésnél a munkadarab mérés miatti deformációja meghamisítja a mérési eredményt. Furatátmérőket viszont a letörések miatt nem mindig lehet mérni képfeldolgozó szenzorral, így a furat belső méreteihez a tapintós mérés részesítendő előnyben.
Tapintós szenzorok nagy méretű, hasáb alakú munkadarabokhoz
A hagyományos tapintó egy 3D-s működésű flexibilis szenzor. Különféle tapintó konfigurációk és forgó/billenő csuklók használatával gyakran a munkadarab valamennyi felülete meghatározható. A függőleges síkok és hengeres alakzatok például nagy tapintógömbös, függőleges tapintóval (1. ábra, bal oldal) mérhetők, míg az oldalsó hornyokhoz csillag vagy tárcsás tapintó szükséges. A mért geometriai elemek a rajzméretek meghatározására használatosak (beleértve a geometriai eltéréseket is). Mivel a tapintó érintéses módszert használ, a fémből és erős műanyagból készült munkadarabok mérhetők vele megbízhatóan. Ezzel a módszerrel tipikusan a nagy, hasáb alakú munkadarabokat, pl. a megmunkált alkatrészeket, házakat, motorblokkokat és hengerfejeket szokás mérni.
A hagyományos tapintók azonban nem alkalmasak olyan anyagok (pl. elasztomerek és más műagyagok) mérésére, amelyek deformálódnak és ezzel meghamisítják a mérési eredményeket. Különlegesen kis geometriák esetén e bemérő rendszerek képességeik határához érnek, mivel a 0,3 mm-nél kisebb átmérőjű tapintógömbök nagy érintkezési nyomásuk és törékenységük miatt már nem praktikusak. Hagyományos tapintók használata esetén a mért tárgyat a néhány tíz millinewton nagyságú tapintóerő miatt rögzíteni kell, hogy a munkadarab ne mozduljon el a mérési eljárás során.
Különösen kis geometriák méréséhez a Werth Fiber Probe WFP tapintós-optikai mikrotapintó jelenti az ideális választást. Kis méretű, pl. 50 µm átmérőjű tapintógömbjével egyszerűen lemérhetők a mikroszerkezetek kontúrjai. A szabadalmaztatott Fiber Probe mérőfejben a tapintószár csak a tapintógömb pozicionálására szolgál. Az eltérést a rendszer optikai úton méri. A Fiber Probe mérőfej tapintási hibája rendkívül alacsony, amire a mikrogeometriák szoros tűrése miatt gyakran van szükség.
A mérési elvből eredő kis tapintóerőnek hála még az érzékeny felületek és rugalmas munkadarabok mérése sem jelent problémát (1. ábra, jobb oldal). Kis tapintógömbjei ellenére a Werth Fiber Probe nem hagy nyomot a felületen, és nem karcolja meg azt. A munkadarabot nem kell rögzítőkészülékbe fogni. A módszerrel egyebek mellett olyan tárgyak mérhetők, mint a befecskendező fúvókák nyílásai, mikrofogaskerekek és optikai alkatrészek.
Érintés nélküli mérés optikai szenzorokkal
Az optikai szenzorok érintés nélkül mérnek és számos mérési pontot képesek meghatározni rövid idő alatt.
Mivel a szenzor megfelelő távolságot tart a munkadarab felületétől, nem kell időigényes elmozdulásokat végezni a munkadarab körül (1. ábra, középen). Érintésmentes mérések esetén a munkadarab károsodása, illetve a deformáció miatti hamis eredmények teljesen kizárhatók. Annak köszönhetően, hogy az optikai szenzorok tapintó elemének (pl. a fókuszpont) felbontása a néhány tized mikron és a néhány mikron közötti tartományba esik, még a különlegesen kis struktúrák mérése sem ütközik nehézségbe.
A tapintókkal ellentétben a képfeldolgozó szenzorral közvetlenül mérhetőek a munkadarab szélei (2. ábra). Ez a tulajdonság kritikus fontosságú pl. szerszámok vágóélének méréséhez. A felületek színátmenetei is azonosíthatók, pl. színezett kábelszigetelések keresztmetszeteinek vagy címkék és pénzérmék nyomatainak méréséhez. Az optikai szenzorok további tipikus mérési tárgyai a mindenféle típusú és színű műanyag alkatrészek, az áramköri panelek, az extrudált alumínium, műanyag és gumi profilok, valamint az érzékeny felületű optikai komponensek.
Az optikai távolságszenzorok működése és a beeső fényű képek minősége fényvisszaverődésen alapul, ezért a felület minőségétől függ. A visszaverőképesség változása problémát jelenthet a mérésnél, de ez képszűrők és fényszabályozók használatával kiküszöbölhető. Távolságérzékelők esetén a szenzor tengelyek és a munkadarab felülete által bezárt szög kritikus. Minél közelebb van a szög a 90°-hoz, annál pontosabban mérhető a felület.
Erősen hajlított felületeknél a szenzort forgó/billenő csuklón elhelyezve, illetve a munkadarabot forgatótengelybe fogva érhető el 90°-hoz közeli helyzet.
1.ábra A munkadarab szélének lekövetése raszterszkennelés révén, képfeldolgozó szenzor használatával
Mérés egyetlen elrendezésben multiszenzoros technológiával
A követelmények folyamatos változása miatt gyakran van szükség több szenzorra a munkadarabok komplett méréséhez. Multiszenzoros koordináta mérőgépekkel átszerelés nélkül elvégezhető az összes mérés, a mért elemek pedig egymáshoz kapcsolhatók egy közös koordinátarendszerben.
A képfeldolgozó szenzorral például beállítható a műanyag alkatrészek koordinátarendszere, mérhetők bizonyos 2D-s jellemzők és meghatározhatók a furatok pozíciói. A tengelyek tájolásának, a furatok alakjának és az alámetszések mérése azután ugyanebben a koordinátarendszerben történik, hagyományos tapintóval. Ez gyakran az egyetlen lehetőség különböző jellemzők, pl. él (képfeldolgozás) és felszín (tapintás) közötti távolság rajz szerinti mérésére. Ezen kívül pl. lézerszenzorral gyorsan meghatározható a síklapúság is.
A multiszenzoros rendszerek minimálisra csökkentik a beállítási időt és növelik a rugalmasságot a mindennapi mérési feladatok végrehajtásához. A multiszenzoros rendszerek tökéletes integrációjával olyan gépekben találkozhatunk, ahol különböző szenzorok helyezkednek el az egyes tengelyeken. Ez lehetővé teszi a multiszenzoros koordináta mérőgépek univerzális használatát anélkül, hogy a szenzorok zavarnák egymást.
