Témata
Reklama

Bezkontaktní měření vzdálenosti

V oblasti přesného měření vzdálenosti rychle roste využití bezkontaktních technologií. To je způsobeno mnoha faktory, z nichž těmi hlavními jsou, že zákazníci potřebují měřit mnohem přesněji (s rozlišením v řádu mikrometrů nebo dokonce nanometrů) a je třeba měřit proti obtížným povrchům nebo povrchům, kterých se nelze během procesu měření dotknout což jsou například křemík, sklo, plasty, miniaturní elektronické součástky, lékařské komponenty a také potraviny.

Tento rychlý růst podněcoval vývoj nových a zdokonalování již existujících technologií s cílem splnění nových požadavků na přesnost měření a rozlišení. Postupně se jako nejpopulárnější vyprofilovaly senzory na bázi vířivých proudů, laserové triangulační senzory, kapacitní a konfokální senzory. Bezkontaktní senzory se ale dodávají v široké škále tvarů, velikostí a principů měření. Při výběru správného senzoru pro danou měřicí úlohu je důležité více než kdy jindy správně porozumět přednostem a omezením každého principu bezkontaktního měření.

Reklama
Reklama

Princip vířivých proudů

Princip měření vířivých proudů vychází z induktivní měřicí metody založené na extrakci energie z oscilačního obvodu. Tato energie je potřeba pro indukci tzv. vířivých proudů v elektricky vodivých materiálech.

Cívka je napájena střídavým proudem, který vytváří magnetické pole kolem cívky. Pokud je elektricky vodivý předmět umístěn do tohoto magnetického pole, indukují se vířivé proudy, což podle Faradayova indukčního zákona vytvoří elektromagnetické pole. Toto pole působí proti poli cívky, což také způsobuje změnu impedance cívky. Řídicí jednotka vypočítá impedanci podle změny amplitudy a fázového posunu.

Princip vířivých proudůVýhodou principu vířivých proudů je, že může být použit na všechny elektricky vodivé, feromagnetické a nemagnetické kovy. Velikost snímače je ve srovnání s jinými technologiemi relativně malá a rozsah pracovní teploty je vysoký. Tato technologie zaručuje vysokou přesnost a je odolná vůči nečistotám, prachu, vlhkosti, oleji, vysokému tlaku a dielektrickým materiálům v místě měření.
Princip kapacitního snímače

Je také třeba zvážit omezení této technologie. Výstup a linearita závisejí na elektrických a magnetických vlastnostech cílového materiálu. Z tohoto důvodu je často nutná individuální linearizace a kalibrace systému. Délka kabelu je maximálně 15 m a průměr snímače (a tedy i efektivní plocha měření) se zvyšuje spolu s měřicím rozsahem.

Kapacitní princip

Díky kapacitnímu principu fungují snímač a cíl jako ideální paralelní desky kondenzátoru. Dvě elektrody jsou tvořeny snímačem a protichůdným cílem. Pokud kondenzátorem protéká střídavý proud o konstantní frekvenci, amplituda střídavého napětí na senzoru je úměrná vzdálenosti mezi elektrodami kondenzátoru. Nastavitelné kompenzační napětí je současně generováno pomocí zesilovače elektroniky. Po demodulaci obou střídavých napětí je rozdíl zesílen a přenesen jako analogový signál.

Laserový triangulační princip

Snímače společnosti Micro-Epsilon jsou konstruovány s dvojitým stíněním měřicího pole, což umožňuje dosáhnout téměř ideální linearity a citlivosti. Tato technologie také nabízí vysokou teplotní stabilitu, protože změny ve vodivosti cíle nemají žádný vliv na měření. Kapacitní senzory mohou měřit také izolanty. Tato technologie je nicméně citlivá na změny v dielektrické mezeře snímače, a proto je vhodná pouze pro čisté a suché prostředí. Délka kabelu je také relativně krátká vzhledem k vlivujeho kapacity na ladění oscilačního obvodu.

Princip laserové triangulace

U principu laserové triangulace, promítálaserová dioda viditelný světelný bod na povrch měřeného objektu. Rozptýlené světlo odražené od tohoto bodu se pak promítá na CCD pole pomocí vysoce kvalitního systému optických čoček a pozice dopadajícího světla je dále analyzována pro přesné určení vzdálenosti měřeného objektu. Mění-li cíl polohu vzhledem k senzoru, mění se také poloha dopadajícího světla na CCD poli. Naměřené hodnoty jsou digitálnězpracovány v integrovanémkontroléru a poté převedeny na výstupní signál přes analogové (I/U) a digitální rozhraní RS232, RS422 nebo USB.

Konfokální princip

Princip této technologie spočívá v zaměření polychromatického bílého světla na cílovou plochu pomocí soustavy optických čoček. Čočky jsou uspořádány takovým způsobem, že je bílé světlo rozptýleno do světla monochromatického pomocí řízené chromatické odchylky. Určitá odchylka je přiřazena ke každé vlnové délce při tovární kalibraci. Pouze vlnová délka, která je přesně zaměřena na cílový povrch nebo materiál, je použita pro měření.

Světlo, které se odráží od cílového povrchu, přechází přes konfokální clonu do přijímače, který detekuje a zpracovává spektrální změny. Tento jedinečný princip umožňuje velmi přesné měření posunutí a vzdálenosti.

Konfokální snímač

Tuto metodu lze použít k měření difuzních i zrcadlových povrchůa u transparentních materiálů, jako je sklo, je možné jednostranné měření tloušťky společně s měřením vzdálenosti. Při měření nedochází ke stínování, protože vysílač a přijímač jsou uspořádány v jedné ose.

Konfokální technologie nabízí rozlišení v řádech nanometrů a pracuje prakticky nezávisle na materiálu měřeného objektu. Je možné docílit také velmi malého a konstantního bodu. K dispozici jsou mimo jiné i miniaturní radiální a axiální verze provedení snímačů pro měření vyvrtaných otvorů. Místo laseru se používá bílé světlo.

Použití této technologie omezuje limitovaná vzdálenost mezi snímačem a  cílem a také čisté prostředí pro průchod paprsku.

Václav Zárybnický
Micro-Epsilon

vaclav.zarybnicky@micro-epsilon.cz

www.micro-epsilon.cz

Reklama
Související články
Automatická analýza jakosti výlisků

S rozvojem hromadné výroby karoserií automobilů má toto téma stále narůstající význam. Optická 3D - měřicí technika v posledních deseti letech doznala v lisařině stále většího použití.

Nové možnosti měření textury a tvaru povrchu

Technické parametry a možnosti kontroly nově vyvinutých měřicích přístrojů nelze vždy považovat za finální a neměnné. Pokud se měřicí přístroje v  praxi uživatelů osvědčí, výrobce se vesměs logicky zaměří na jejich zdokonalování. Dalším vývojem sleduje zlepšení a rozšíření jejich aplikačních možností. Praktický příklad uvedeného postupu představují i nové možnosti aplikace řady měřicích přístrojů Talyrond 5xx, firmy Taylor Hobson.

Absolutní snímač pro každou příležitost

Yeti se stal legendou. Slyšel o něm snad každý z nás. Spojuje schopnost existence v nejdrsnějších podmínkách se schopnosti unikat pozornosti.

Související články
Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Objektivní měření kruhovitosti

Kontrola technických parametrů předpokládá nejen využití vhodných přístrojů a metod měření, ale i optimálních postupů provádění, které zajistí maximální věrohodnost získaných výsledků. I při měření kruhovitosti se vyskytuje řada faktorů, které ovlivňují objektivnost a přesnost výsledků kontroly.

Směry vývoje kontroly povrchu

Zvýšení rychlosti kontroly a rozšíření možností aplikace metrologických prostředků a systémů v praxi patří k současným vývojovým trendům měření a hodnocení kvality povrchu. Pokrok v kontrole povrchu je představen na novinkách v optickém interferometrickém měření, které v uplynulém období zaznamenalo velmi intenzivní rozvoj.

Kontrola kruhovitosti na přerušovaném povrchu

Měření a hodnocení kruhovitosti je často požadováno na součástech, jejichž povrch je přerušován drážkami, vybráními, otvory, apod. Příkladem jsou drážkované hřídele, ozubená kola, vzduchová ložiska, součásti s klínovou drážkou, atd.

Progresivní 3D skenery

Mimořádně zdařilé propojení špičkové technické charakteristiky, flexibilnosti aplikací a snadné ovladatelnosti představují nové 3D skenery řady CogniTens WLS400.

Lze zastavit časový rozvoj opotřebení řezných nástrojů?

Je to noční můra výrobců řezných materiálů, ale sen jejich uživatelů. Ve své podstatě již Taylorovy konstanty cT vyjadřují velkoryse čas obrábění řeznou rychlostí 1 m.min-1 (řádově 109÷1013). Ten však představuje v extrémním případě fantastických 19 milionů let obrábění – 24 hodin denně, 365 dnů v roce. To se však nestane, protože se nástroj zničí mnohem dříve jinými mechanismy opotřebení.

Indukční LVDT snímače

Výrobce přesných snímačů vzdálenosti a polohy, společnost Micro-Epsilon vyvinula novou, cenově výhodnou řadu indukčních LVDT snímačů, které jsou ideální pro střední až vysoko objemové OEM projekty.

Novinky v kontrole textury a tvaru povrchu

Vývoj a změny požadavků na kvalitu funkčních povrchů součástí jsou základním impulzem pro rozvoj kontrolních metod a prostředků, které mají "novou" kvalitu rychle a spolehlivě ověřovat. Představené novinky společnosti Taylor Hobson dokumentují kvalitativní pokrok v hodnocení kvality povrchu.

Jak zpracovat plán kontroly a údržby

V České republice je v provozu vedle velkých zpracovatelských průmyslových celků také překvapivě velké množství celků středních a malých. Dostupné statistiky hovoří o desítkách tisíc podnikatelských subjektů, které provozují technické celky ve zpracovatelském průmyslu. Pro všechny tyto celky, bez ohledu na jejich velikost, složitost, nebo stáří platí jedna základní skutečnost. Jejich porucha může v důsledku znamenat zastavení produkce se všemi důsledky.

Pyramida produktivního procesu - nastavení procesu

V minulém čísle bylo pojednáno o tom, že nejdůležitější je příprava a seřízení stroje, v tomto článku bude vysvětleno nastavení procesu před začátkem obrábění.

Odměřovací systémy a jejich vliv na přesnost

Na obráběcí stroje jsou kladeny stále vyšší a vyšší požadavky na rychlost, přesnost a kvalitu obráběných součástí. Proces obrábění ovlivňuje mnoho faktorů a jedním z nich je kvalita pohonů jednotlivých os, které pohybují obráběcím nástrojem.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit