Capteurs de déplacement laser

L’une des principales raisons pour lesquelles ces capteurs peuvent mesurer des cibles avec des matériaux et des caractéristiques variés est qu’ils peuvent effectuer des mesures sans contact et de haute précision. Le capteur de déplacement laser optimal peut être sélectionné pour correspondre à l’application ou au matériau de la cible (comme les cibles transparentes ou brillantes).

Si la cible est en métal ou en un autre matériau dur qui ne se raye pas facilement, elle peut être mesurée à l’aide d’un pied à coulisse, d’un micromètre ou d’un autre instrument qui touche directement la cible, ou avec un LVDT ou un autre capteur de déplacement à contact dans une situation en ligne. Cependant, des erreurs peuvent se produire en raison de la pression de mesure lorsque la cible est molle. Pour les cibles délicates dont la qualité est affectée par le contact, telles que les wafers, les films minces et les surfaces métalliques sensibles, les capteurs de déplacement laser sans contact peuvent être utilisés pour mesurer sans craindre d’erreurs ni d’endommagement de la cible. Comme ils permettent une mesure stable et sans contact même sur des surfaces transparentes ou brillantes, les capteurs de déplacement laser offrent un large éventail d’applications possibles.

Un positionnement précis des dispositifs est nécessaire pour l’automatisation de processus tels que le revêtement, le soudage et le montage de composants. La tête compacte et légère du capteur de déplacement laser à méthode confocale polychromatique de KEYENCE peut être facilement installée sur les dispositifs et détermine avec précision la distance à la cible, permettant un contrôle de position très précis sans compromettre le fonctionnement de l’appareil.

En séparant l’unité du spectroscope et en laissant la lentille comme seule partie clé dans la tête, le capteur de déplacement confocal Série CL-3000 dispose d’une tête compacte et légère qui peut être facilement installée dans les machines. La mesure est effectuée avec la lumière sur le même axe, de sorte que les hauteurs des espaces étroits dans les cibles peuvent également être mesurées sans angle mort. De plus, la tête ne génère aucune erreur due à la chaleur ou au bruit électrique/magnétique, assurant une mesure stable. Pour le contrôle des dispositifs, les capteurs de déplacement Confocaux peuvent mesurer la hauteur de la cible à grande vitesse, transmettant ces informations pour contrôler les dispositifs. Le résultat est que la qualité peut être maintenue dans les processus automatiques.

Lorsque la réflectance de surface diffère entre la surface du verre et la surface du motif, des erreurs de suivi se produisent traditionnellement sur la surface du motif lorsque l’épaisseur est mesurée avec des capteurs de déplacement laser positionnés de chaque côté du verre. Le capteur de déplacement confocal Série CL-3000 utilise une méthode confocale polychromatique qui mesure la position où la lumière projetée est focalisée, permettant une mesure stable et très précise, non affectée par les différences d’intensité de la lumière réfléchie par la cible. Cela minimise l’effet des erreurs de suivi, améliorant le temps de cycle d’inspection.

Pour garantir un revêtement automatique avancé et de haute précision, il ne suffit pas d’avoir un robot distributeur sophistiqué, mais il faut également un capteur de déplacement haute performance qui se déplace avec la buse, agissant comme l’œil du distributeur. Installer le capteur de déplacement confocal de la Série CL-3000 de façon à suivre la buse du distributeur permet de contrôler la hauteur de la buse grâce à la mesure en temps réel et au retour d’information de la hauteur cible. La tête compacte et légère peut être facilement installée à côté de la buse du distributeur et réduit les vibrations résiduelles à l’arrêt de l’opération. La technologie confocale polychromatique utilise un système coaxial pour offrir une plage de mesure plus large et garantit une mesure stable de la hauteur et un contrôle en retour, sans être affectée par les surfaces transparentes, miroirs ou brillantes des matériaux, ni par des formes telles que les concavités, les différences de hauteur et les surfaces inclinées ou arrondies.

Les capteurs de déplacement confocaux de la Série CL-3000 peuvent mesurer de manière stable non seulement le verre transparent, mais aussi une grande variété de matériaux et de formes de cibles avec une grande précision. Bien entendu, la mesure sans contact élimine le risque d’endommager le verre. Avec la Série CL-3000, jusqu’à six têtes peuvent être connectées simultanément à un seul contrôleur. Par exemple, la planéité du verre peut être vérifiée de manière stable en mesurant les quatre côtés et le centre du verre avec un système composé d’un contrôleur et de cinq têtes, ou en mesurant six extrémités avec quatre à six têtes. De plus, comme mentionné ci-dessus, tous les capteurs sont compacts et légers, ce qui les rend adaptés à une installation dans des espaces étroits ou sur des bras robotiques. L’électronique est éloignée du lieu de mesure dans l’unité optique, garantissant ainsi un résultat stable, insensible à la chaleur et au bruit électromagnétique.

En général, des réflexions diffuses se produisent lorsque la lumière laser pénètre à l’intérieur du circuit imprimé ou de son masque de soudure, qui est un matériau de type laque généralement disponible en plusieurs couleurs. La nature semi-transparente du masque de soudure, associée à différentes couleurs, peut potentiellement provoquer des réflexions diffuses lors de la mesure avec un capteur de déplacement laser. Cela peut entraîner des valeurs mesurées instables. Les capteurs de déplacement confocaux de la Série CL-3000 de KEYENCE peuvent émettre une lumière confocale à plusieurs longueurs d’onde afin de calculer et de mesurer uniquement la bande de longueur d’onde qui a mis la surface de la cible au point. Des valeurs mesurées stables peuvent être obtenues avec une grande précision, même pour les circuits imprimés et d’autres cibles facilement pénétrées par la lumière—verre, wafers de silicium, microlentilles, etc. L’avantage de cette technologie est qu’elle permet même de mesurer le déplacement de surface d’une bulle de savon sans affecter physiquement la surface.

Le but d’un capteur de déplacement de distance est de mesurer la quantité de mouvement ou de déplacement d’un objet par rapport à un point de référence. Grâce à leur conception, ces capteurs mesurent généralement des déplacements dans la gamme du micron, voire du nanomètre, certains modèles étant capables de mesurer au-delà du nanomètre. Le but de ces capteurs, du moins dans le domaine de la fabrication, est de fournir une mesure précise de la position—une caractéristique qui a de nombreuses applications. Mesurer la position nous renseigne sur le mouvement de l’objet. Par exemple, cela permet de surveiller le fonctionnement des machines dans une certaine plage et pour le contrôle qualité. Ce dernier point est peut-être le plus intéressant, car il est lié à la métrologie, nous permettant de vérifier les spécifications exactes du produit en mesurant le déplacement.

Plusieurs facteurs jouent un rôle crucial dans le choix du capteur adapté à votre application, garantissant que l’appareil et sa méthode de mesure répondent à vos besoins spécifiques. La plage, la résolution et la précision sont de loin les facteurs les plus importants lors du choix de vos mesures de déplacement. Cependant, comme vu ci-dessus, toutes les méthodes de mesure ne conviennent pas à tous les matériaux, et certains capteurs sont meilleurs pour mesurer certains matériaux que d’autres. Il faut également prendre en compte la vitesse d’échantillonnage, surtout si vous mesurez des déplacements dynamiques—dans ce cas, il vous faudra un capteur avec une vitesse d’échantillonnage adéquate.

Bien qu’ils soient tous deux des capteurs de déplacement laser sans contact, les capteurs confocaux et à triangulation laser fonctionnent selon des principes fondamentalement différents, ce qui les rend adaptés à des applications différentes. La triangulation laser repose sur l’émission de la lumière sur une surface et la mesure de la lumière réfléchie par la surface vers l’élément récepteur. Toute variation de l’angle de la lumière réfléchie est proportionnelle au déplacement de la surface cible. Les capteurs confocaux, en revanche, transmettent une variété de longueurs d’onde et analysent quelle longueur d’onde est focalisée sur la surface cible.
Au fur et à mesure que la longueur d’onde focalisée change, nous pouvons déterminer le changement de position de la cible. Cependant, grâce à leur conception, qui comprend une série de lentilles optiques logées dans un tube cylindrique, les capteurs confocaux ont tendance à être plus stables que les capteurs à triangulation laser. Cependant, ils ont également tendance à être plus lents, ce qui donne l’avantage aux capteurs à triangulation laser pour les applications à grande vitesse.