Témata
Reklama

Měření v endoskopii

Průmyslový endoskop je optická soustava, která je schopna přenášet světlo a obraz z uzavřených či jinak nepřístupných prostor směrem k pozorovateli. Toto je zprostředkováno tzv. inspekční trubicí, která se zavádí do daného místa.

Principiálně existují 3 základní typy endoskopů, které se dělí dle způsobu přenosu obrazu. Od nejzákladnějšího modelu s pevnou inspekční trubicí, tzv. boroskop, u kterého je obraz přenášen soustavou optických čoček, světlo je pak vedeno po obvodu trubice optickými vlákny. Pozorující má k dispozici opticky nejkvalitnější obraz, avšak je omezen délkou inspekční trubice a také nemožností ohybu v členitějších prostorech.
Další 2 typy endoskopů jsou si podobné, pokud jde o konstrukci inspekční trubice. Jedná se o tzv. flexibilní endoskopy, které mají ohebné tělo a tudíž možnost proniknout i do členitějších celků. I u těchto obou modelů je světlo vedeno po obvodu ohebné inspekční trubice pomocí světlovodných optických vláken.
Fibroskop používá k přenosu obrazu soustavu velmi přesně uspořádaných optických vláken mikronových průměrů. Ačkoliv jde o velmi malé průměry vláken, při větším zvětšení je znatelný jejich rastr. Je zde tedy očividný rozdíl v obrazu oproti boroskopu. U obou typů jsme schopni pořizovat záznam, a to buď fotoaparátem, popřípadě kamerou, která je přichycena k endoskopu pomocí speciálního adaptéru.
Posledním modelem, technicky nejvyspělejším, je videoskop. Jak už sám název napovídá, v tomto případě bude obraz zpracováván ve videopodobě. Na konci inspekční trubice je tedy umístěn digitální CCD snímač, který vede elektrickým signálem obraz do mikroprocesoru uvnitř přístroje, a ten jej pak zobrazuje na LCD panelu, který je součástí přístroje. Díky digitální formě zpracování se tak otevírají obrovské možnosti ve zpracování a následných úpravách pořízených obrazů, zejména pak právě při měření.
Před využitím měření pomocí endoskopu je v prvé řadě nutné upozornit na fakt, že ani jedna z uvedených metod nemůže být klasifikována jako měřicí nástroj v souladu s metrologickým zákonem. Jedná se pouze o pomůcku, která může s určitou přesností zjistit stav (rozměr) součásti. Je však na každém uživateli, jak si upraví vlastní firemní legislativu/metodiku a návaznost tohoto tzv. měření na ní. V současné době existují tři základní postupy, jak provádět měření v endoskopii.
Reklama
Reklama

Komparativní metoda

Jak už sám název napovídá, jedná se o zjišťování rozměrů na základě komparace, tedy porovnání s nějakou předlohou. V praxi bývá touto předlohou buďto známá míra na obrazu, který vidíme, nebo etalon známého rozměru, umístěný v zorném poli na konci inspekční trubice (nejčastěji kousek drátu), podle něhož lze pak kalibrovat dané měření. Základním nedostatkem tohoto měření je skutečnost, že měřený objekt musí být viděn pod pravým úhlem oproti objektivu. To je ale bohužel v praxi prakticky nedosažitelné, tudíž přesnost tohoto měření a všeobecně tato metoda není považována za referenční a od jejího používání se rychle ustoupilo. Nicméně stávající videoskopy nabízejí tuto možnost "měření" v základní výbavě.

Měření rozměrových veličin pomocí vrhání stínu

Tato metoda je stejně jako metoda komparativní omezena na měření pod pravým úhlem pohledu na daný objekt (sonda s objektivem musí být kolmo k pozorovanému/měřenému předmětu). Principálně vychází toto měření ze zvětšení odraženého stínu od objektu, který je vytvořen speciálním objektivem s určitým rastrem, jenž tento stín vrhá. Opět díky známé hodnotě velikosti rastru a poměrového zvětšení takto vrženého stínu je možné odpočítat délkové veličiny. Jak již však bylo zmíněno, pokud probíhá měření pod jiným než pravým úhlem, nelze tyto hodnoty naprosto zvažovat jako objektivní a velmi se liší od reality.

Stereoskopické měření

Stereoskopické měření je poslední a zároveň nejpřesnější i nejrozšířenější metodou měření. Průkopníkem v této metodě je společnost Olympus, která ji představila někdy kolem roku 1997 u své řady videoskopů IV6.
Metoda je založena na principu stereoskopického (trojrozměrného) pozorování předmětu. Ve své podstatě by se to dalo přirovnat k pozorování lidským okem. CCD snímač je elektronicky rozdělen na 2 části, na konec inspekční sondy je nasazen tzv. stereoskopický objektiv, který má k dispozici 2 čočky - levou a pravou, kdy každá z nich přenáší obraz na jednu polovinu CCD snímače. Rozdílem úhlů pozorovaného předmětu pak vzniká trojrozměrný obraz, kterým je pak mikroprocesor uvnitř videoskopu schopen trigonometrickou metodou spočítat vzdálenost objektivu od pozorovaného bodu. Jakmile uživatel zadá na obrazu bod č. 2, počítač získá všechny neznámé a odpočtem pixelů je schopen s určitou přesností zjistit požadovanou délku. Jak už vyplývá z popisu metody, neexistuje v tomto případě, na rozdíl od předešlých dvou metod, vazba na přesné dodržení úhlu pozorovaní objektu. Tím se tedy stává tato metoda v praxi mnohem použitelnější a přesnější. Jedinou překážkou, kterou stereoskopické měření zatím není schopno odstranit, je požadovaná vzdálenost od měřeného objektu. Pro dosažení cca 98% přesnosti je vhodné pracovat ve vzdálenosti od 5 - 15 mm od objektu (vzdálenost objektivu od měřeného bodu), při vzdálenosti 15 - 30 mm se měření pohybuje v toleranci asi 95% přesnosti. Pokud je však vzdálenost větší než 30 mm, přesnost úměrně klesá. Tento fakt je způsoben především dvěma aspekty. Čočky objektivu jsou vzhledem k jeho rozměrům (( sondy 4,4 mm) velmi těsně vedle sebe, proto s rostoucí vzdálenosti od pozorovaného bodu klesá úhel i rozlišovací možnosti čipu. To je "de facto" i druhý důvod. CCD snímač v sondě průměru 4,4 mm má cca 300 000 pixelů, což je pro rozlišitelnost z větší vzdálenosti limitující faktor.
Jak je tedy vidět z tohoto přehledu, oblast měření v endoskopii má ještě určité rezervy ve svém vývoji. Na druhou stranu vývoj v oblasti optiky za posledních 10 - 15 let šel velmi rychle kupředu a nutno podotknout, že na tomto vývoji měla velký podíl společnost Olympus. Její prvenství je zejména v oblasti měření, jelikož jako jediný výrobce má doposud nejtenčí endoskopickou sondu s možností stereoměření a zobrazení.
Martin Cieslar
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 40633
Datum: 16. 06. 2004
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Vysoké nároky na přesnost robotických aplikací

Trh robotických technologií v posledních letech zažívá prudký rozmach. Moderní průmyslová odvětví se po celém světě stále více spoléhají na inteligentní roboty vyznačující se vysokou přesností a 100% spolehlivostí. Výhodami pro jejich provozovatele jsou flexibilnější výrobní procesy, vyšší kvalita, nižší spotřeba materiálů a úspory nákladů. Klíčovou roli v oblasti chytrých robotických technologií hrají inovativní snímače, které fungují jako rozhraní mezi robotem a jeho prostředím.

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.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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 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.

Vylepšený triangulační snímač střední třídy

Laserové snímače optoNCDT 1750 měří posunutí, vzdálenost a polohu v mnoha průmyslových odvětvích, jako je například automatizační technika, výroba elektroniky, automobilový průmysl a strojní zařízení. Tento nový model zachovává kompaktnost a robustnost svého osvědčeného předchůdce ILD1700, ale významně zvyšuje maximální vzorkovací frekvenci, přesnost a rozlišení.

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.

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.

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?

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.

Moderní metrologie pro kontrolu povrchu optiky

S vývojem tradiční sférické optiky se postupně celkově zvětšují její rozměry i hmotnost. S cílem zvýšit přesnost a zlepšit funkční vlastnosti se jednotlivé optické komponenty kombinují. Přitom v uplynulém období progresivní optické konstrukce využívaly asférickou a difrakční optiku k redukci počtu dílů sestavy. Jedna asférická nebo difrakční čočka může nahradit několik konvenčních sférických čoček, což umožní snížit hmotnost, cenu i potřebný prostor, ale především získat kompaktnější a výkonnější optický systém.

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.

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