Témata
Reklama

Laserový měřicí systém

Stavebnicový laserový měřicí systém LOS, dodávaný firmou Limtek, je vhodný pro kalibrace přesnosti polohování a geometrie obráběcích a měřicích strojů. Činnost systému je založena na využití dvou měřicích principů: laserového interferometru a uspořádání s kamerou CCD pro měření přímosti a kolmosti, případně rovnoběžnosti os

Laserový interferometr pracuje na stejném principu jako interferometry jiných výrobců. To znamená, že jeho optická konfigurace je založena na principu Michelsonova interferometru, vlnová délka laseru je stabilizována s vysokou přesností, je kalibrována a  navázána na mezinárodní etalon délky. Optické jednotky jsou stejné a ve skutečnosti zaměnitelné s optickými jednotkami jiných výrobců. Při měření je kompenzován vliv teploty, tlaku a vlhkosti atmosféry a vliv teploty měřeného objektu.
Reklama
Reklama
Reklama

Konstrukce interferometru LOS

Ačkoliv většina specifikací tohoto interferometru odpovídá jiným podobným systémům, konstrukce interferometru LOS nabízí některé výhody. Laser LOS nepoužívá pro stabilizaci vlnové délky obvyklé topení, nýbrž piezoelektrický element. Proto je interferometr připraven k měření okamžitě po zapnutí laseru bez nutnosti čekat na teplotní ustálení. Laser se při provozu zahřívá jen nepatrně, proto ho lze případně umístit přímo na měřený stroj za pouze nepatrného vlivu na jeho tepelnou stabilitu.
Limtek vyrábí laserové trubice jako teplotně kompenzovaný blok z taveného křemene. Tím je zajištěna vysoká směrová stabilita laserového paprsku, což umožňuje použití alternativní metody pro kalibraci přímosti a kolmosti. Tato nová metoda využívá kalibrované kamery CCD, které představují jednodušší řešení, než jsou obvyklé interferometrické metody, používající komplikovanější a dražší optické prvky.
Například pro kalibraci polohování a přímosti jedné osy stroje jsou obvykle nutná tři nezávislá měření, tj. změření chyby polohování a potom odchylky od přímosti v jednom a pak ve druhém směru. V mnoha případech kombinace interferometru a CCD kamery umožňuje změřit všechny tři chyby současně. Odrazný koutový hranol se přitom s výhodou využívá nejen jako čidlo při kalibraci polohování, ale současně také jako čidlo odchylky od přímosti v obou směrech.
Dvouplášťová konstrukce laserové trubice přinesla 2 významné výhody. Za prvé to je její vysoká spolehlivost a životnost. Lasery s těmito trubicemi jsou v činnosti od počátku jejich výroby v r. 1991. Lasery firmy Limtek vykazují velmi dobrou dlouhodobou stabilitu vlnové délky v rozsahu 3.10-8 po dobu 10 let. V případě potřeby je však možné pokles tlaku plynové náplně v trubici poměrně snadným způsobem doplnit. Jiná konstrukční řešení to neumožňují.
Laserový systém LOS je také používán jako vestavěný odměřovací systém. Obvykle se jedná o přesná zařízení s polohovacími stolky XY v krokovacích kamerách, testerech v polovodičovém průmyslu a elektronových litografech. Pro tyto aplikace je rovněž k dispozici speciální miniaturní optika MiniLOS.
Laserové měřicí systémy firmy Limtek prokázaly svoji dlouhodobou spolehlivost jak v náročném prostředí strojírenských podniků, tak i v klimaticky náročném prostředí např. na indickém subkontinentu. Kvalita a spolehlivost jsou výsledkem třicetileté tradice a zkušenosti jak výrobce, tak laserové skupiny v Ústavu přístrojové techniky AV ČR v Brně. To vše umožnilo poskytovat na laserový interferometr LOS již od poloviny devadesátých let tříletou záruční dobu.

Technické specifikace systému LOS

Laser LS 10.3 pracuje ve vakuu na vlnové délce 632,990796 nm s přesností délky 2.10-8. Průměr laserového paprsku činí 6 mm.

Kompenzační jednotka vlivu atmosférických podmínek LS 70

Jednotka pracuje za atmosférického tlaku 85 - 105 kPa s přesností 0,1 kPa. Měřicí rozsah atm. vlhkosti činí při 20 °C 0 - 95 % s přesností 5 % r. v. Měřicí rozsah čidel teplot se pohybuje v rozmezí 0 - 40 °C s přesností 0,1 °C. Jednotka má max. 2 čidla teploty vzduchu, počet čidel teploty měřeného objektu dosahuje max. 4.

Měření délek

Laserovým měřicím systémem LOS lze měřit standardně rozsahy 0 - 40 m s rozlišením 1,25 nm. Rychlost měření dosahuje standardně 1 m.s-1, resp. 2 m.s-1. Přesnost měření s kompenzační jednotkou LS 70 dosahuje hodnoty <1 (m.m-1.
Měření geometrických veličin s kamerou CCD
Princip měření je zřejmý z příslušných obrázků. Referenci přímosti tvoří směrový stabilní laserový paprsek obvykle ze speciálního polovodičového laseru. Vysoké optické kvality a směrové stability paprsku je dosaženo prostorovou filtrací původního záření. Detektorem polohy laserového paprsku je kamera CCD kalibrovaná laserovým interferometrem. Její rozlišení je 1 (m. Proti použití laserového paprsku, byť směrově stabilního, jako reference přímosti se někdy namítá ovlivnění výsledné přesnosti měření turbulencí atmosféry na dráze mezi laserem a detektorem. Dále se jako nevýhoda uvádí nežádoucí citlivost měření na naklopení detektoru při jeho pohybu na měřené dráze.
Srovnáme-li interferometrickou metodu měření přímosti s metodou s polohovým detektorem, dojdeme k následujícímu závěru. Ke vlivům turbulence jsou citlivé obě metody. Interferometrická metoda je méně citlivá ke směrovým výchylkám paprsku. Je však citlivá ke změnám indexu lomu vzduchu na optické dráze, které turbulenci provázejí. Dochází tak ke změnám optických drah paprsků, ze kterých se odchylka od přímočarosti počítá. Limtek vyrábí jednotky pro obě alternativní metody, takže měl možnost je porovnávat. Ukazuje se, že turbulence mnohdy ovlivňuje přesnost obou metod řádově stejně a že je obvykle nutné aplikovat vhodné statistické postupy pro zpracování naměřených hodnot. Z hlediska uživatele však metoda s kamerou CCD nabízí dvě výhody. Za prvé se s ní lépe pracuje a za druhé poskytuje hodnoty odchylky od přímosti pro oba směry současně. Metoda interferometrická poskytuje při jednom měření odchylku od přímosti jen v jednom směru, a vyžaduje proto provést měření dvě s časovým odstupem.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 30648
Datum: 18. 06. 2003
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Související články
Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Ochrana provozních měřidel tlaku před mechanickým namáháním

Při měření tlaku v potrubních systémech a v nádobách se setkáváme s nepříznivými mechanickými vlivy, které mají původ v měřeném procesu. Jedná se o tlakové rázy, pulzace, otřesy či vibrace, a někdy také o přetížení nad rámec měřicího rozsahu přístroje. Pulzace tlaku v potrubí zpravidla pochází od čerpadel, případně od rotujících míchadel v nádobách. Tlakové rázy jsou způsobovány setrvačností sloupce kapaliny pohybující se v potrubí; na jejich vzniku se podílí i činnost ventilů a škrticích orgánů. Destruktivní účinky mohou mít i bubliny par a plynů v tekutině proudící přes ventily. Otřesy a vibrace jsou způsobovány zpravidla rotujícími částmi strojů, prouděním tekutin, pulzacemi a tlakovými rázy v potrubí. Tento článek si klade za cíl shrnout způsoby, jak lze tlakoměry před uvedenými vlivy ochránit.

Vestavné přístroje pro měření v silnoproudé síti

Řadou vestavných přístrojů SIRAX se doplňují přístroje s vysokým výkonem SINEAX a završují tak portfolio v této oblasti. Přístroje série SIRAX se vyznačují základní funkčností převodníku elektrických veličin za dodržení velmi dobrého poměru cena/výkon. Přístroje BM1200 a BM1400 představují jednoduché a cenově výhodné monitory silnoproudé sítě. Pro vyšší stupeň vizualizace a komfortnější koncept obsluhy jsou vhodné multifunkční monitorovací přístroje, které byly označeny MM1200 a MM1400, jsou vybaveny TFT displejem a lze je na základě přehledného menu též konfigurovat.

Průmysl 4.0 v měření aneb Kvalita 4.0

V souvislosti s postupující mírou digitalizace a automatizace výroby se často hovoří o Průmyslu 4.0 neboli čtvrté průmyslové revoluci. Tento trend se pochopitelně nevyhýbá ani oboru měření. Objevuje se dokonce nový pojem – Kvalita 4.0. Co si pod tím představit?

Revoluční linka pro měření kvality

Je to takový český "americký sen". Začínal jako soustružník, dnes Miroslav Dušek vlastní strojírenskou firmu s mnohamilionovým obratem. Láska k poctivému řemeslu se u něj potkává s vynalézavostí, která ho nyní dovedla k vývoji revoluční linky pro měření kvality.

Měření energie je důležité ve všech oborech

Spotřeba a ve velké míře i kvalita energií je v poslední době stále více sledovanou veličinou. Měřicími systémy od přehledových měřičů spotřeby až po systémy, kde je měření, zobrazování, ukládání a grafické prezentování veličin integrováno do větších systémů lze získávat přehled o spotřebě kdykoli je to potřeba.

Multisenzorová technologie a počítačová tomografie

Výběr vhodného měřicího přístroje pro účely rozměrové kontroly je velmi důležitý. Běžný přístup je takový, že daná aplikace určí vhodný typ senzoru. Pro správné rozhodnutí potřebuje vzít uživatel v úvahu několik aspektů.

Zákaznické dny ve znamení počítačové tomografie

Společnost Prima Bilavčík uspořádala ve svém sídle v Uherském Brodě zákaznické dny, na nichž seznámila své partnery s novinkami ve svém sortimentu měřicích přístrojů, jakož i ve vybavení svých laboratoří. Zlatým hřebem programu bylo představení počítačového tomografu Werth TomoScope HV 500, zakoupeného koncem loňského roku.

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