Mikrometr optyczny / Mikrometr cyfrowy
Mikrometry optyczne, podobnie jak mikrometry laserowe, to czujniki bramkowe mierzące dowolny obiekt blokujący światło przechodzące z nadajnika do odbiornika. Te czujniki nie zawierają ruchomych części, aby mogły wykonywać dokładne pomiary bez konieczności regularnej konserwacji. Mikrometry optyczne firmy KEYENCE są dostępne w wersjach jednoosiowych, wieloosiowych lub jako modele 2D (tworzące podświetlane obrazy 2D). Mikrometry są idealne do precyzyjnych pomiarów średnicy, szczelin i szerokości.
Polecane elementy
Asortyment produktów : Czujniki pomiarowe o wysokiej precyzji (czujniki odległości z wiązką przechodzącą)
Telecetryczny system pomiaru z serii TM-X5000 umożliwia szybki i dokładny pomiar na podstawie kształtu obiektu. Podwójny telecentryczny system optyczny zapewnia niezawodne wyniki pomiarów typu inline dzięki dostarczaniu ostrych obrazów w zakresie dużej głębi ostrości. Ta konstrukcja, w połączeniu z soczewkami o małych zniekształceniach i własnymi algorytmami, umożliwia dokładne pomiary w całym polu widzenia bez precyzyjnego umieszczenia obiektu, zewnętrznego oświetlenia, a nawet bez kalibracji na miejscu. Łatwy w obsłudze system może być skonfigurowany w 3 prostych krokach i udostępnia ponad 100 narzędzi do wykonywania pomiarów i kontroli, w tym: do wymiarowania i tolerancji (GD&T), porównywania z wzorcem i wykrywania odległości defektu.
Nowy wysoce precyzyjny system mikrometryczny, automatycznie korygujący nierówne ustawienie obiektów i drgania.
Wykonuje pomiary 2D typu in-line z dużą prędkością i precyzją.
Przełomowa technologia w dziedzinie inteligentnych mikrometrów optycznych oferujących wysoką rozdzielczość 0,01 mikrometra i wysoką szybkość 2400 próbek/sekundę.
Asortyment produktów : Czujniki odległości z wiązką przechodzącą
Inteligentna Seria I oferuje asortyment wysoce precyzyjnych czujników zapewniających wysoką wydajność, zapewniając wyłącznie najbardziej zaawansowane funkcje na potrzeby realizacji zadań w obiekcie.
Inteligentna I-Seria oferuje asortyment wysoce precyzyjnych czujników zapewniających wysoką wydajność przy niskich kosztach zapewniając wyłącznie najbardziej zaawansowane funkcje na potrzeby realizacji zadań w obiekcie.
Mikrometry optyczne rejestrują sylwetkę obiektów przechodzących pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem. W przeciwieństwie do konwencjonalnych mikrometrów laserowych, mikrometry optyczne wykorzystują diodę LED o wysokiej intensywności, soczewki telecentryczne oraz szybki czujnik CMOS, aby jednocześnie rejestrować obrazy całego pola widzenia. Eliminuje to potrzebę stosowania ruchomych części lub ponownej kalibracji w celu utrzymania wysokiej dokładności. Mikrometry optyczne dostępne są w wersjach jedno- i wieloosiowych do pomiarów 1D, takich jak średnica lub pozycja krawędzi, lub w wersjach 2D, takich jak telecentryczny system pomiarowy, zapewniając bardziej elastyczne rozwiązanie.
Mikrometry optyczne – korzyści
Szybkie telecentryczne systemy pomiarowe umożliwiają wykonywanie pomiarów wymiarowych w wielu miejscach poprzez natychmiastowe rejestrowanie obrazów rzutowanych poruszających się obiektów bez konieczności zatrzymywania linii, znacznie skracając czas przetwarzania kontroli.
Wysoko intensywne zielone źródło światła LED, telecentryczny układ optyczny i bardzo czuły CMOS pozwalają Serii TM-X5000 dokładnie mierzyć wymiary na podstawie sylwetek o wyraźnych krawędziach, rejestrowanych bez konieczności zatrzymywania szybko poruszających się obiektów. Różnorodne narzędzia pomiarowe można łączyć, aby obsłużyć wiele punktów pomiarowych i różne elementy kontroli. Możliwa jest 100% kontrola bez negatywnego wpływu na czas przetwarzania, co nie jest możliwe w systemach pomiaru wymiarów działających wyłącznie offline, takich jak konwencjonalne komparatory optyczne.
Tradycyjnie podczas stosowania telecentrycznego systemu pomiarowego w linii, obrazy rzutowane były rozmyte lub nieostre z powodu niewyosiowania poruszających się obiektów. Duża głębia ostrości eliminuje ten problem, umożliwiając stabilny pomiar poprzez rejestrowanie ostrych obrazów krawędzi bez konieczności dokonywania większych korekt położenia obiektu.
Telecentryka zastosowana zarówno w nadajniku, jak i odbiorniku umożliwia telecentrycznym systemom pomiarowym Serii TM-X5000 rejestrowanie realistycznych obrazów krawędzi. Obrazy są rejestrowane z powtarzalną dokładnością oraz maksymalną głębią ostrości ±15 mm (0,59"), nawet gdy obiekt jest niewyosiowany. Soczewki o niskich zniekształceniach i nasz autorski algorytm eliminują konieczność regulacji położenia obiektu i kalibracji takich czynników jak oświetlenie. W rezultacie błędy pomiarowe spowodowane niewyosiowaniem oraz związany z tym spadek wydajności można wyeliminować zanim się pojawią.
Dzięki systemowi pomiaru średnicy zewnętrznej możliwe jest ciągłe wykonywanie pomiarów na linii dla obiektów o kształcie przewodu, pręta lub taśmy, takich jak druty, wyroby wytłaczane i arkusze. Stała ekspozycja umożliwia nieprzerwane pomiary, zapewniając, że żadne kontrole ani defekty nie zostaną pominięte.
Systemy pomiaru średnicy zewnętrznej mogą być używane do ciągłych pomiarów. Stabilność pomiaru jest niezbędna, aby wyeliminować pominięte kontrole i defekty. W przypadku mikrometru optycznego z układem skanującym laserowo, może dojść do pominięcia kontroli mikroobiektów, ponieważ zmiany nie są wykrywane, gdy znajdują się poza ścieżką linii skanującej. Aby wyeliminować ten problem, szybkie i precyzyjne mikrometry cyfrowe Serii LS-9000 oraz Serii LS-7000 są wyposażone w źródło światła LED o wysokiej intensywności i dokonują pomiarów na całym polu widzenia w czasie ekspozycji. Zapewnia to, że żadne tymczasowe zmiany wartości ani kontrole nie zostaną pominięte i umożliwia precyzyjny pomiar.
Mikrometr optyczny 1D
Zielone światło LED jest emitowane jako jednolita wiązka kolimowana. Gdy obiekt przerywa tę wiązkę, na elemencie odbierającym światło powstaje cień, którego pomiar daje dokładne odwzorowanie obiektu.
(A) Monitor CMOS
Monitor CMOS śledzi nachylenie przedmiotu obrabianego, aby automatycznie korygować błędy przechyłu.
(B) Szybki CMOS do ekspozycji
Autorski CMOS pomiarowy posiada zintegrowany wzmacniacz, aby zmaksymalizować wydajność i szybkość.
(C) CMOS pozycji celu
CMOS mierzy pozycję pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem.
(D) Zielona dioda LED o wysokiej intensywności
Zielona dioda LED o wysokiej intensywności działa dłużej niż tradycyjne źródła światła LED, zapewniając jednocześnie wysoką intensywność i równomierne oświetlenie.
(E) Wysokowydajny kondensor
Zespół soczewek skutecznie skupia światło LED.
Mikrometr skanujący laserowo
Laser jest emitowany na obracające się zwierciadło wielokątne, które przemieszcza wiązkę w całym zakresie pomiarowym czujnika z stałą prędkością. Pomiar, taki jak średnica zewnętrzna, jest określany przez pomiar czasu, w którym światło jest blokowane przez odbiornik.
Schemat zasady metody skanowania laserowego
Podwójny telecentryczny system oparty na sylwetce
Nadajnik emituje skolimowane światło za pomocą zielonej diody LED, aby rzucić cień na czujnik CMOS w odbiorniku. Pomiar jest następnie wykonywany na podstawie zarejestrowanego obrazu. Seria TM-X5000 zawiera soczewki telecentryczne zarówno w nadajniku, jak i odbiorniku, co zapewnia stabilny i bardzo dokładny pomiar.
(A) Soczewka telecentryczna w nadajniku
(B) Zielona dioda LED InGaN o wysokiej jasności
(C) Soczewka telecentryczna w odbiorniku
(D) CMOS o wysokiej czułości i wysokiej rozdzielczości
Jak działają mikrometry optyczne?
Podobnie jak ich odpowiedniki stykowe, mikrometry optyczne mierzą niewielkie odległości z bardzo wysoką precyzją. Jednak mikrometry optyczne (takie jak Seria LS9000 i Seria TM-X5000 firmy KEYENCE) wykonują bezkontaktowe pomiary wymiarów za pomocą światła. Dokładny rodzaj światła zależy zwykle od modelu i typu mikrometru laserowego. Większość systemów składa się z emitera (np. diody LED), który emituje wiązkę światła lub linię skanującą przez szczelinę do światłoczułego odbiornika. Gdy obiekt znajdzie się na drodze wiązki, przerywa światło (lub jego część) i tworzy cień. Mikrometry optyczne analizują ten cień i z niezwykłą precyzją określają rozmiar obiektu. Ta bezkontaktowa metoda pomiaru małych odległości pozwala mikrometrom optycznym mierzyć delikatne, kruche i miękkie materiały bez powodowania uszkodzeń lub deformacji przedmiotu. Ponadto zasada działania umożliwia również mikrometrom laserowym szybkie pomiary z wysoką dokładnością.
W jakich branżach stosuje się mikrometry optyczne?
Półprzewodniki/Elektronika
W przemyśle półprzewodników i elektroniki części i komponenty mogą mieć rozmiary rzędu nanometrów. Mikrometry optyczne są używane do precyzyjnego pomiaru płytek krzemowych, cech układów scalonych oraz odległości między elementami obwodów.
Motoryzacja
Przemysł motoryzacyjny polega na mikrometrach optycznych w zakresie kontroli jakości i precyzyjnych pomiarów komponentów (takich jak wały, zawory i tłoki silników). Bezkontaktowe urządzenia pomiarowe zapewniają, że części i komponenty spełniają rygorystyczne specyfikacje i tolerancje wymiarowe, które często mieszczą się w zakresie mikrometrów.
Lotnictwo
Precyzja jest kluczowa w przemyśle lotniczym, dlatego mikrometry laserowe są szeroko stosowane w produkcji części i komponentów do samolotów. Zapewniają one, że części są wytwarzane zgodnie z rygorystycznymi tolerancjami wymiarowymi i pasują do siebie zgodnie z zamysłem projektanta.
Medycyna
Produkcja sprzętu medycznego wymaga ścisłego przestrzegania specyfikacji wymiarowych i szeregu norm bezpieczeństwa, co podkreśla znaczenie bezkontaktowego pomiaru jako sposobu unikania zanieczyszczeń sprzętu. Mikrometry optyczne mierzą małe i precyzyjne elementy wykorzystywane w implantach i narzędziach medycznych.
Inżynieria i produkcja
Precyzyjna inżynieria i produkcja wymaga wytwarzania części z bardzo ścisłymi tolerancjami. Branża ta stosuje mikrometry optyczne i bezkontaktowe pomiary w szerokim zakresie zastosowań, od specjalistycznych maszyn po elektronikę... a nawet produkcję instrumentów muzycznych.
Nauka o materiałach
Wreszcie, mikrometry laserowe są często wykorzystywane w nauce o materiałach, badaniach i rozwoju do badania właściwości i zachowania materiałów. Ich dokładność i precyzja pozwalają mierzyć najdrobniejsze zmiany wymiarów, które mogą wystąpić w różnych warunkach. To znacznie wspomaga badania nad rozszerzalnością, kurczeniem się i deformacją materiałów.
Mikrometry optyczne – studia przypadków
Kontrola profilu końcówki elektrody wolframowej robota spawalniczego TIG
Długotrwała, ciągła praca robota spawalniczego powoduje deformację profilu końcówki elektrody (jej kąta lub wygięcia), co prowadzi do niepowodzenia spawania. W kabinie robota spawalniczego zainstaluj telecentryczny system pomiarowy Serii TM-X5000. Biorąc pod uwagę obciążenie końcówki elektrody, dodaj ruch polegający na przeprowadzaniu tej końcówki przez światło transmitowane przez Serię TM-X5000 co każde 50 cykli spawania. Nawet gdy cel się porusza, Seria TM-X5000 może mierzyć profile na niezamazanych obrazach, dzięki czemu dokładnie wychwytuje zmiany profilu elektrody, zapobiegając niepowodzeniom spawania i minimalizując wpływ na czas obróbki. Oprócz maszyn spawalniczych, istnieją również zastosowania do kontroli profilu narzędzi różnych robotów i maszyn automatycznych.
Pomiar średnicy zewnętrznej wtryskiwaczy w wielu punktach
Wtryskiwacz jest złożony z wielu części, dlatego kontrola wymaga pomiaru średnicy zewnętrznej w wielu punktach. Zwykłe systemy pomiaru średnicy zewnętrznej mają wysokie koszty instalacji i wydłużają czas kontroli, ponieważ konieczne jest zainstalowanie wielu jednostek lub przesuwanie systemu pomiarowego, aby zmierzyć wszystkie punkty. Ponadto, aby zagwarantować dokładność systemu pomiarowego, należy konserwować mechanizmy ruchome, co wymaga czasu i wysiłku. Telecentryczny system pomiarowy może mierzyć średnice zewnętrzne w wielu punktach w polu widzenia jednocześnie i jednocześnie kontrolować wiele parametrów, takich jak współosiowość.
Pozycjonowanie podłoży szklanych (przezroczyste cele)
Wyrównanie podłoży szklanych wymaga wysokiej precyzji i tradycyjnie odbywało się wyłącznie za pomocą systemów wizyjnych. Jednak pozycjonowanie przezroczystych obiektów jest trudne i może wymagać skomplikowanego wstępnego ustawienia i kalibracji, aby poprawić czasy przetwarzania przy zachowaniu wysokiej dokładności. Szybkie mikrometry optyczne Serii LS-9000 oferują tryb pomiaru przezroczystych celów oraz dwupoziomowe ustawienie progu wykrywania krawędzi, umożliwiając stabilny pomiar i pozycjonowanie w prostych aplikacjach, nawet przy obsłudze profili krawędzi na cienkim podłożu szklanym.
Strona Wybór czujnika pomiarowego przedstawia sprawdzone rozwiązania w różnych branżach, w tym motoryzacyjnej, folii i arkuszy oraz elementów elektrycznych i elektronicznych – dla profilometrów laserowych, a także innych naszych czujników przemieszczenia laserowego i systemów pomiarowych. Zastosowania można również przeglądać według typu pomiaru, takiego jak grubość, szerokość, wysokość, różnica wysokości oraz inspekcje 3D.
Mikrometry optyczne – często zadawane pytania
Przy czasie ekspozycji wynoszącym zaledwie 100 μs (0,1 ms), telecentryczne systemy pomiarowe Serii TM-X5000 mogą jednocześnie mierzyć do 100 elementów w jednym cyklu, szybko rejestrując ostre 2D obrazy rzutowane bez konieczności zatrzymywania szybkich linii. Dostępny jest szeroki wybór ponad 100 narzędzi. Narzędzia te można łączyć do grupowego pomiaru średnicy zewnętrznej, szerokości, wysokości i promienia skomplikowanych profili oraz np. skoku, wysokości, kąta itp. wielu gwintów śrub z obrazów rzutowanych rejestrowanych w linii.
Telecentryczne systemy pomiarowe Serii TM-X5000 oferują intuicyjną obsługę do ustawiania żądanych elementów pomiarowych: wystarczy wybrać ikony, aby połączyć narzędzia podstawowe, narzędzia elementów, narzędzia pomocnicze, narzędzia aplikacyjne i narzędzia GD&T. Spośród narzędzi GD&T można wybrać i łączyć następujące narzędzia z innymi do kontroli inline różnych instrukcji rysunkowych:
- Tolerancja kształtu: prostoliniowość i okrągłość
- Tolerancja orientacji: prostopadłość i równoległość
- Tolerancja położenia: współosiowość
Obsługiwany jest szeroki zakres pomiarów wymaganych do kontroli inline, w tym porównania z wzorcami do identyfikacji produktów oraz pomiary odległości cząstek obcych podczas kontroli wyglądu.
Szybkie mikrometry optyczne Serii LS-9000 są standardowo wyposażone w jednostkę przepłukiwania powietrzem, co zapewnia odporność środowiskową zgodną z normą IP67. Są bardzo odporne na parę, kurz, zanieczyszczenia takie jak olej, mgła, uderzenia i zmiany temperatury, dzięki czemu zapewniają stabilne pomiary średnicy zewnętrznej nawet w trudnych warunkach. Po zainstalowaniu w różnych procesach mogą wykonywać pomiary ciągłe przy stałej ekspozycji, umożliwiając identyfikację i szybkie reagowanie na błędy w czasie rzeczywistym. Ponieważ pomiary mogą być wykonywane w trakcie procesów, duże ilości defektów nie są już wykrywane podczas kontroli poobróbkowych, co poprawia wydajność w różnych środowiskach.
Mikrometry optyczne i laserowe są znane z wysokiej precyzji; Seria LS-9000 wykrywa obiekty o wielkości nawet 0,08 mm lub 80 µm z dokładnością ±2 µm. W większości przypadków mikrometry optyczne i laserowe najwyższej klasy osiągają dokładność w zakresie mikrometrów, często między 0,1 µm a 10 µm. Taki poziom dokładności sprawia, że mikrometry optyczne i laserowe są bardzo cenne dla branż wymagających dokładnych pomiarów, takich jak produkcja półprzewodników i precyzyjna inżynieria.
Chociaż oba systemy są stosowane do precyzyjnych pomiarów, różnią się zasadniczo pod względem zasady działania i zastosowań. Mikrometry optyczne wykorzystują źródło światła laserowego do pomiaru danego obiektu. Światło jest kierowane na mierzony obiekt, który rzuca cień lub sylwetkę na odbiornik światła; to rozmiar cienia jest podstawą pomiaru. Mikrometry optyczne i laserowe zapewniają więc szybkie i bardzo dokładne pomiary. Z kolei systemy wizyjne z podświetleniem polegają na podświetleniu, które oświetla obiekt, tworząc wyraźną sylwetkę. Zamiast odbiornika, który zbierałby dane i przesyłał je do przetwarzania, sylwetka w systemach z podświetleniem jest rejestrowana przez kamerę, a jej oprogramowanie przetwarza obraz w celu pomiaru obiektu. Systemy te są co prawda świetne do pomiarów złożonych 2D lub kontroli jakości, ale są znacznie wolniejsze i mniej dokładne w porównaniu do mikrometrów optycznych.
Oba typy urządzeń należą do linii produktów pomiarów laserowych, ale mają swoje odrębne zalety. Mikrometry laserowe są zazwyczaj szybsze, ponieważ mierzą cały profil obiektu w jednym przejściu lub cyklu. Dzięki temu doskonale nadają się do procesów inline, w których liczy się szybkość. Mikrometry skanujące laserowo polegają natomiast na ruchomej wiązce laserowej, która przemieszcza się i skanuje obiekt. Ich zaletą jest możliwość bardzo szczegółowego pomiaru profilu, zwłaszcza przy skanowaniu złożonych kształtów i skomplikowanych powierzchni. Są jednak znacznie wolniejsze w porównaniu do mikrometrów laserowych inline i wymagają konserwacji z powodu ruchomych elementów.
Mikrometry optyczne są wyjątkowo wszechstronne i mogą mierzyć szeroki zakres obiektów. Obejmuje to obiekty cylindryczne, takie jak druty, pręty i rurki, ale także obiekty przezroczyste i nieprzezroczyste, takie jak szkło czy blachy metalowe. Można również mierzyć elementy elektroniki, materiały półprzewodnikowe, światłowody oraz wszelkie materiały, w których preferowana lub wręcz konieczna jest metoda pomiaru bezkontaktowego, aby zapobiec uszkodzeniom lub zanieczyszczeniu przedmiotu. Jednak mimo że lista materiałów, które można mierzyć mikrometrem optycznym, jest długa, należy upewnić się, że rozmiar obiektu mieści się w zakresie pomiarowym mikrometru.
