Témata
Reklama

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.

Interferometrický měřicí systém PGI (Phase Grating Interferometry) představuje kontaktní profilometr, charakterizovaný větším rozsahem měření a rozlišením v porovnání s dalšími tradičními profilometry, jako jsou indukční měřidla a laserové interferometry. Koherentní korelační interferometry CCI umožní získat progresivní trojrozměrnou bezkontaktní charakteristiku povrchu. Tato metrologická technika je velmi rychlá i přesná, zajistí 3D zobrazení povrchu s vysokým rozlišením, současně i s analýzami zahrnujícími 3D drsnost povrchu, 3D hodnocení tvaru a 2D měření profilu.

Reklama
Reklama
Celkový pohled na novinku v produkci společnosti Taylor Hobson

Přístroje PGI Dimension nabízejí dvě metrologické technologie – kontrolu asférických profilů a vysoce přesné měření drsnosti povrchu. Funkčně je přístroj připraven na měření povrchu s úhly sklonu až 85°, měření součástí s maximálním průměrem až 300 mm a prohnutím dosahujícím až 50 mm i na kontrolu polohy rotačních součástí s vysokou přesností. Výrobce garantuje šum systému přístroje <1 nm RMS, je vybaven patentovanou metodou kalibrace a ověřenou patentovanou metodou fúzí.

Současná moderní metrologie nabízí nyní kontaktní i bezkontaktní měření povrchu a kombinací těchto technik zajišťuje detailnější charakteristiku optických součástí. Interferometrie PGI se subnanometrickým rozlišením ve vertikálním směru a submikronovým příčným rozlišením umožní podrobný popis povrchu širokého sortimentu součástí, včetně mělkých vybrání a strmých povrchů.

Technická úroveň PGI Dimension splňuje požadavky na ideální metrologický prostředek pro přesné měření tvaru rozsáhlého sortimentu nejen optických komponent (včetně difrakčních čoček), ale i forem, lisovacích nástrojů a dalších sférických nebo asférických výrobků. Tato měřicí technika umožní výrobcům přesnou kontrolu základních parametrů, jako jsou úchylky tvaru, výšky stupňů a polohy tolerancí během výrobního procesu i po jeho dokončení. Možnosti kontroly rozšíří aplikace bezkontaktní koherentní korelační interferometrie se subangströmovým vertikálním rozlišením zajišťující rychlé a přesné morfologické 3D měření, které doplní mezeru PGI měření. To umožní i měření povrchů křehkých materiálů, strukturovaných povrchů, miniaturních optických čoček apod.

Revoluce v přesnosti měření optiky

Řada přístrojů Form Talysurf se od roku 1984 rychle stala „jedničkou“ u výrobců optiky zvládnutím měření přesnosti asférických tvarů. Patentovaná metoda měření nyní umožní měření velmi prohnutých povrchů s kratším snímacím raménkem. Takové uspořádání kombinuje vysokou tuhost snímání s malou snímací silou, což zajišťuje mnohem větší přesnost a opakovatelnost měření v porovnání s konkurenční nabídkou. Praktickou aplikaci uvedeného principu představila společnost Taylor Hobson v novém přístroji PGI Optics.

Detail snímání povrchu přístrojem PGI Optics

Výrobce novinku PGI Optics uvádí heslem „Vyšší přesnost a jednodušší aplikace i provoz“. Hlavními přednostmi je především velký rozsah měřidla (28 mm!), nová struktura softwaru, snadné využití propojování i možné připojení výkonných prostředků analýzy. To vše je připraveno k optimalizaci výkonnosti a zvýšení výrobních kapacit. Přístroje jsou vybaveny moderními softwarovými prostředky, které eliminují chyby obsluhy, registrují a pracují s velikostí průhybu a sklonu povrchu, zahrnují časový spínač kalibrace, stanovují úchylky tvaru Pt, RMS i sklonu, provádějí analýzy difrakčního pásma atd. Novinka nabízí rozsah měření 14 mm/28 mm s raménky o délce 60 mm/120 mm. Kratší raménka v kombinaci s větším rozsahem měření zlepšují tuhost měřicího uzlu a redukují pohyb do stran. To se projeví ve zlepšení přesnosti a opakovatelnosti měření v porovnání s konkurenčními přístroji.

Kontrola rozměrných asférických a difrakčních čoček

Hlavní přednosti Talysurf PGI Optics

Zajišťuje sledovatelnost a opakovatelnost výsledků měření

Provádění kontroly povrchu je jednoduché, s garantovanou přesností výsledků. Automatické nastavení vrcholu, měření a analýzy spojené s automatickým odstraněním špiček profilu a optimalizací poloměrů – to vše přispívá k získání opakovatelných výsledků. Opakovatelnost tvaru je běžně <60 nm a lepší než λ/10.

Nová konstrukce přístroje se zvětšeným rozsahem měření

Přístroj měří součásti až do průměru 300 mm s rozlišením 0,8 nm. Velký rozsah umožní měření optiky s velkým prohnutím povrchu bez jakéhokoliv omezení přesnosti. Nejnovější měřidlo PGI měří až do 14 mm průhybu s délkou raménka 60 mm a do 28 mm s raménkem 120 mm.

Propojení přístroje s procesem výroby

Nový kompenzační algoritmus pro vyrovnání v ose X umožní rychlou a efektivní zpětnou vazbu s výrobními stroji, což zajistí zlepšení podmínek a kvality výroby. Tato schopnost velmi výrazně redukuje dobu seřizování při CNC operacích broušení a soustružení diamantovými nástroji. Současně umožňuje rychlou kompenzaci teplotních změn v průběhu dne.

Rozměrové zobrazení povrchu difrakční optiky

Moderní software zkracuje výrobní časy a zvyšuje objem výroby

Software Aspherics Analysis Utility (AAU) ověřuje kvalitu optiky a spoří čas v porovnání s jednotlivými analýzami úchylek tvaru, poloměrů, sklonů, roztečí apod. Unikátní patentovaná technologie zajišťuje analýzy reziduálních úchylek tvaru v nanometrické úrovni, a progresivní algoritmy mohou vyjmout submikronové úchylky tvaru čoček z mnohem větších hloubek difrakčních oblastí.

Reverzní technika

Odvozené funkční koeficienty zajistí uplatnění reverzní techniky pro asférické a difrakční komponenty. Uživatel může obráceně vložit nezpracovaná data prohnutí do asférických i difrakčních rovnic, což umožní získat podklady pro úpravu konstrukce a zlepšení výkonu celé optické sestavy.

Nový přístroj společnosti Taylor Hobson dokumentuje, že řadou i menších inovací v oblasti mechanické, elektronické a zejména softwarové lze vytvořit novou kvalitu měřicí techniky, připravenou k optimalizaci kontroly a zvýšení výrobní kapacity. Výrobce PGI Optics připravil několik variant kombinací velikostí přístrojů, rozsahů měření a softwarových souborů, což zajišťuje splnění prakticky všech požadavků uživatelů vyjádřených vztahem „potřeby měření/cena“.

Imeco TH

Ing. Zdeněk Novák, s využitím materiálů Taylor Hobson

novakzdenek@seznam.cz

Reklama
Související články
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.

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.

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.

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.

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.

Vyšší kvalita kontroly textury a tvaru povrchu

Vývoj měřicí techniky pro kontrolu jakosti povrchu sledující zvýšení technologické úrovně a rozsahu měřených vlastností se v poslední době soustřeďuje na zjednodušení seřizování a obsluhy přístrojů, tedy praktické zvýšení jejich využitelnosti ve velkosériové výrobě.

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.

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.

Měření a kontrola zlomení nástroje

Společnost Blum Novotest uvádí na trh vylepšenou verzi sond Z-nano s extrémně kompaktním měřicím systémem pro měření délky a kontrolu zlomení nástroje na vertikálních i horizontálních obráběcích centrech.

Snímač polohy do drsného prostředí

Podobně jako Yeti, vyznačuje se i nový lineární snímač LMA nenápadností a schopností odolávat nejdrsnějším podmínkám. Ne trh je uváděn odolný snímač polohy, který bez bez problému přežije olej, prach, vibrace i zasypání pilinami.

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.

Nové měřicí přístroje pro strojírenství

Měřicí technika musí reagovat na požadavky technické konstrukce a technologie, zejména pokud jde o délkové mezní úchylky a tolerance geometrického tvaru. Tyto požadavky se projevují intenzivní normotvornou činností, která zpětně ovlivňuje celý strojírenský reprodukční proces včetně technické kontroly a metrologie.

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.

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