Szenzorok kiválasztása multiszenzoros koordináta mérőgépekhez
GYAKORLATI TIPP Komplex mérési feladatok gyors megoldásához különböző mérési műveletsorok hozhatók létre félautomata módon, multiszenzoros koordináta mérőgépekkel és intelligens szoftveres eljárásokkal. A gépek különböző szenzorokkal kombinált méréseket tesznek lehetővé, és rugalmasságuk miatt több egycélú gépet is helyettesítenek. Moduláris felépítésük lehetővé teszi, hogy bármikor felfejlesszék őket a technika legújabb szintjére.
A koordináta mérőgépeknek számos követelménynek meg kell felelniük. Először is az összes szükséges mérési feladatot a szükséges pontossággal kell megoldaniuk. Emellett fontos, hogy a lehető legrövidebb mérési idővel, egyszerűen és időtakarékos módon működjenek.
Egy másik tényező a költség: az elfogadható vételár mellett a karbantartási költségek sem lehetnek túl magasak. Mindezeket a jellemzőket a szenzorok kiválasztásánál is figyelembe kell venni. A multiszenzoros koordináta mérőgépek egyik legfőbb előnye sokoldalú kombinálhatóságukban rejlik (1. ábra). Néhány szabályt betartva a gépkezelő optimalizálhatja a mérési időt és pontosságot, így minden mérési feladathoz ideális koordináta mérőgéppel rendelkezhet.
A szenzor alkalmassága
Ha egy síkban oldalirányú mérésekre van szükség (például egy furat széleit kell mérni), a képfeldolgozó szenzor a legjobb választás. A zoomoptika kiváló áttekintést biztosít kis nagyítások mellett, és rendkívül pontos mérést tesz lehetővé nagy nagyításnál. Az érintésmentes mérésnek köszönhetően a szenzor nagy mérési sebességet ér el. A sebesség és a pontosság tovább növelhető olyan módszerekkel, mint például a HD raszterszkennelés. Folyamatos képfelvétel esetén a készülék automatikusan pásztázza a kiválasztott területet vagy a (3D-s) alapértelmezett pályát. A képek szuperpozíciójából egy összkép adódik, ami gyors „in the image” méréseket garantál növelt pontosság mellett.
Axiális mérésekhez különböző optikai távolságérzékelők állnak rendelkezésre. A WLP-vel (Werth LaserProbe) a munkadarab felületének helyzetét a Foucault-elv szerint határozzuk meg a differenciál-fotodiódán visszavert aszimmetrikus lézersugár helyzetéből. A szenzor a képfeldolgozó szenzor fényútpályában helyezkedik el, így a teljes mérőtér használható kombinált mérésekhez anélkül, hogy a két érzékelő között eltolódás lenne. A szabadalmaztatott Werth Laser Probe (WLP) segítségével egyedi pontok mérésére, valamint kontúrok pásztázására van lehetőség.
Fényvisszaverő felületek esetén jó választás a kromatikus fókuszpont-szenzor (Chromatic Focus Point – CFP). A mérési elv a fehér fény különböző színösszetevőinek eltérő munkatávolságán alapul. A legnagyobb intenzitással visszavert hullámhossz a munkadarab felületére fókuszál, az ehhez tartozó munkatávolság pedig a felülettől való távolság. A CFP eljárás nagy pontosságot szavatol, messzemenően független a felület tulajdonságaitól, és pásztázásra és pontonkénti mérésre egyaránt alkalmas. Ha teljes felületeket kell pásztázni, a CFP mellett a kromatikus fókuszvonal-szenzor (Chromatic Focus Line – CFL) is használatos. Körülbelül 200 pont egyidejű mérésével másodpercenként megközelítőleg hárommillió pont pásztázható le nagy pontossággal.
A tapintós szenzorok, például a hagyományos tapintófejek és a szabadalmaztatott Werth Fiber Probe (WFP) használatosak például oldalfelületeken vagy függőleges furatokban, míg a WFP mikromérőfejjel a különlegesen kis geometriai elemek mérhetők nagy pontossággal. A felületi topográfia akár eltérő fényerősségek mellett is sikerrel mérhető a Werth 3D-Patch területérzékelővel és a fókuszeltolás módszerével. Speciális mérési feladatokhoz konfokális szenzorokat is használnak a felületi topográfia mérésére: a Werth Interferometer Probe (WIP) mérőfejet a szűk furatokban történő mérésekhez, vagy optikai-tapintós kontúrszenzorokat a koordináta mérőgépen történő integrált érdességméréshez.
A mérési idő és pontosság optimalizálása
A méréstechnika alapvető problémája a mérési sebesség és a pontosság közötti ellentmondás. Példa erre a kis és nagy nagyítású képfeldolgozó szenzorok: az előbbiek gyors, míg az utóbbiak pontos mérést garantálnak. A CFP szenzor az adott alkalmazásra szabható különböző mérési tartományú érzékelőfejekkel. A nagy mérési tartománnyal rendelkező objektívek gyors pásztázást tesznek lehetővé egy előre beállított pálya mentén, míg a kisebb mérési tartományúak nagyobb felbontást és ezáltal nagyobb pontosságot biztosítanak.
A mérési feladat megoldásához a kezelő először azonosítja azokat a szenzorokat, amelyek a munkadarab tulajdonságai és a legnagyobb megengedett mérési bizonytalanság figyelembe vételével alkalmasak lehetnek. A munkadarab tulajdonságai között a már említett felületminőségen túl a mérendő geometriák típusa és mérete is szerepel. A megfelelő érzékelők közül azután a gépkezelő kiválasztja azt a szenzort vagy szenzorkombinációt, amely a legnagyobb mérési sebességet nyújtja.
A mérési sebesség tovább optimalizálható mérési ütemterv készítésével. E célból minden elemet, amelyhez ugyanaz a szenzor használandó, közvetlenül egymás után kell mérni. Csak ezután kerül sor egy másik szenzor beváltására. A koordinátarendszert egyszer, a mérés elején kell definiálni, utána minden szenzor ehhez képest működik. A geometriai tulajdonságok (például síkok vagy körközéppontok közötti távolságok) meghatározásához a különböző szenzorok mérési eredményeit a mérőszoftver automatikusan összekapcsolja.
Multiszenzoros mérések a gyakorlatban
Multiszenzoros koordináta mérőgépekkel szinte minden munkadarab mérhető (2. ábra). Például egy óralap mérése teljes egészében megvalósítható képfeldolgozó szenzorral, CFP-vel és WFP-vel. A képfeldolgozó szenzor lehetővé teszi a furatpozíciók és a letörések szélességének gyors mérését. A furatok helyzetének optikai meghatározása után a Werth Fiber Probe mérőfejjel lemérhető a hengeres alak és az alapfelülethez képesti merőlegesség. A CFL-lel a teljes munkadarab felületének pásztázása igazán gyorsan elvégezhető a magassági méretek meghatározásához. A nagyméretű fém munkadarabokon először a tapintófejjel megmérik a furatok átmérőjét, helyzetét, alakját és elhelyezkedését. Mivel a tapintófej gyorsabb, mint a Werth Interferometer Probe, a WIP-t csak olyan mély és kis méretű furatok érdességmérésére használatosak, amelyekhez a tapintó nem fér hozzá. A 3D-Patch területalapú szögmérésre is lehetőséget ad.
Általánosságban elmondható, hogy egy multiszenzoros koordináta mérőgéppel az adott vállalatnál felmerülő valamennyi méretmérési feladat elvégezhető. A sokoldalú kombinálhatóságnak hála a meglévő berendezéssel gyakran új mérési feladatok is megoldhatók. Ha a mérési sebességet optimalizálni kell, vagy teljesen új követelmények jelentkeznek, akkor utólag új szenzorok, valamint hardver és szoftver komponensek építhetők be a moduláris felépítési elvnek köszönhetően.
