Současná měřicí a kontrolní technika

Contura G2 direkt, Contura G2 RDS a Contura G2 aktiv je typové označení nových modelů měřicích zařízení, která představila firma Carl Zeiss. Contura G2 direkt je základním prostředkem skenovací technologie výrobce, určeným pro kontrolu jednotlivých operací výrobních cyklů. Měřicí stroj se snímacím senzorem VAST XXT je konstruován pro měření malých částí s běžnou pravoúhlou geometrií, které jsou obvykle vyráběny na vyvrtávacích a frézovacích centrech procesy 2,5D a 3D. Uvedené snímače zajišťují měření geometrie, tvaru a polohy. Na stroji lze měřit kovové i plastové součásti a stroj uživateli často nahrazuje i speciální zařízení pro měření tvaru. Contura G2 RDS splňuje požadavky na komplexní měření tvarově složitějších součástí, které vyžaduje menší snímací dotek. Přístroj je vybaven držáky RDS Zeiss, které lze nastavit do 20 736 poloh po 2,5⁰, a zároveň snímací sondou VAST XXT, do které lze upínat snímací raménka od průměru 0,3 mm až po délku 250 mm. Robustní snímač charakterizuje velký rozsah výchylek a malá měřicí síla. Contura G2 aktiv je ideální pro měření vzdálenějších povrchů, např. v otvorech. Zařízení s výkonnými snímači DynaTouch i VAST XT splňuje požadavky na vysokou produktivitu kontroly. Vysoká rychlost i hustota snímaných dat zajišťují snímači velké aplikační možnosti měření. Na stroji je možno využít i prodloužené snímače až do délky 500 mm a hmotnosti do 500 g.Řada přístrojů Contura G2 využívá CAD snímací software Calypso, který umožňuje rychlé vytváření měřicích programů.

Programátor přitom využívá údajů dílenského výkresu, může opravovat nebo měnit existující cykly měření, případně vytvářet dílčí měřicí programy z celkového CNC programu. Calypso zajišťuje měření jednotlivých bodů, snímání a optické měření i porovnávací měření součástí, kontrolu tvaru a digitalizaci měřených modelů. Skenování lze využít k ověřování rozměrové shody, tvaru a polohy, případně částí povrchu. Výsledky se podle přání obsluhy zobrazují nebo uspořádají do protokolu.Inovovaný model měřicího stroje Checkmaster pro kompletní 3D kontrolu geometrických parametrů součástí vyráběných v malých a středních provozech nabídla firma Helmel Engineering. Nová konstrukce s granitovou základnou využívá kombinace přesných lineárních a kuličkových ložisek ke spolehlivému pohybu v jednotlivých osách bez použití stlačeného vzduchu. K nastavení polohy na osách X, Y a Z slouží ocelová měřítka s rozlišením 0,5 µm, mechanismus jemného seřízení a blokování. Přístroj Checkmaster, u kterého výrobce zdůrazňuje vyváženost tuhosti, přesnosti a spolehlivosti, je připraven ve dvou rozměrových velikostech: 300 x 300 x 250 mm a 400 x 500 x 350 mm. Praktickým výsledkem vývoje, který směřuje ke zvyšování přesnosti a k optimalizaci rozměrů měřicích přístrojů, je měřidlo malých rozměrů CMM Helmel Microgage. Jedná se o měřicí stroj přímo řízený počítačem pro měření rozměrů 3D s přesností vyšší než 5 µm, opakovatelností 0,7 µm a rozlišením měřítek 0,1 µm. Zařízení Microgage je vybaveno pevným ramenem a rozsahem drah (X x Y x Z) 225 x 150 x 125 mm. Přesnost a plynulost pohybu zajišťují přesná lineární ložiska v osách X a Y a válečková ložiska v ose Z. Microgage je vhodný pro aplikaci ve výzkumu, vývoji i v provozních podmínkách, např. při výrobě lékařské techniky, forem, elektronických a počítačových součástek, přesných lisovacích nástrojů apod.Programovatelný pětiosý měřicí systém SmartScope Quest 650 pro velké objemy měření nabízí firma Optical Gaging. Motorizovaný rotační stůl s dělicím mechanismem umožňuje snímačům měřit v kterémkoliv místě i na nejsložitějších součástech. Software Measure Mind řídí současný pohyb v pěti osách a udržuje koordinátní a kruhový pohybový systém v seřízeném stavu. Tak může automaticky probíhat komplexní měření součástí typu lopatek turbín a čerpadel, profilů křídel apod. Použitý nový měřicí systém s více snímači může měřit několik parametrů při jednom nastavení.

Quest 650 je přístroj pro velmi přesnou průmyslovou metrologii. Je vybaven vysoce rychlostními lineárními motory, videem, dotykovými sondami, laserovými skenery a mikrosnímači. Rozsáhlé snímací, zobrazovací a vyhodnocovací vybavení dovolí i u složitých součástí získat nesrovnatelně větší množství informací, než jaké dodá jakýkoliv systém jednotlivých snímačů. Systém lze doplnit sondou, která měří data při stálém dotyku a délkovém rozsahu definovaném uživatelem. Quest 650 nabízí špičkové možnosti měření s praktickým zvětšením i samostředicí transfokační optikou TeleStar. Stavebními prvky přístroje jsou masivní granitová základna a tepelně stálý můstek, což vytváří měřicí prostor XYZ 600 x 660 x 300 mm, s možností zvětšit rozsah osy Z až na 400 mm. Na vysoké přesnosti a produkci se podílí vysoká rychlost, chlazení kapalinou, suporty s pohonem lineárními motory a rozlišení měřítek 50 nm. Příkladem zvýšení funkční kvality měřidla modernizací jen jedné jeho části je novinka Renishaw GYRO - sledovací a měřicí hlava, která zrychlí kontrolu a modernizuje funkční postupy u řady souřadnicových měřicích strojů.

Univerzální hlava s dotykovým řízením snímání ve třech nebo pěti osách je připravena pro další modernizaci. GYRO s širokými možnostmi nastavení polohy a rychlé orientace snímače výrazně přispívá ke zkrácení kontrolních cyklů a zvýšení produktivity. Výrobce nabízí měřicí hlavu v následujících třech provedeních: hlava Touch-trigger GYRO s dotykovým spouštěním je doporučována pro měření jednotlivých bodů s dosahem měření až 500 mm, hlava GYRO s Renscan 3 s funkcí snímání zajišťuje rychlé měření a hlava GYRO s Renscan 5 je připravena pro pětiosé snímání - tři osy CMM a dvě osy GYRO současně. GYRO hlavy mohou využívat i laserový systém, který je instalován na měřidlech REVO. Funkční přizpůsobivost nových hlav zajišťuje široké aplikační možnosti na CMM všech velikostí, zvýšení výkonu měření i reálné předpoklady pro další modernizaci.Příspěvkem ke zvýšení produktivity a usnadnění kontroly na CMM je nový snímací systém Renishaw SP25M, který snímá a dotykem spouští měření. Nová generace SP25M má být pro uživatele přínosná zejména při snímání tvarů a dotykovém spouštění při kontrole velikosti a polohy. Kompaktní SP25M, s inovovanou technologií Renscan, se vyznačuje výjimečnou flexibilitou při udržení vysoké výkonnosti na tradičních CMM i zobrazovacích systémech. Malá velikost (O 25 mm) a hmotnost snímače usnadňuje montáž na motorizované hlavy nebo prodlužovací tyče. S využitím firemní optické techniky snímá tento snímač jednotlivé úchylky lépe než snímače zabudované do složitějších kontrolních celků.

Ručně ovládaný 2D zobrazovací systém VµMaster uvedla na trh společnost Flexbar Machine Corp. Přístroj je díky využití nově patentované technologie Colour Scale, místo konvenčních posuvných stolků a kodérů, vybaven pohyblivou výkonnou měřicí kamerou s vysokým rozlišením, schopnou libovolného přemístění v měřicím rozsahu. Poloha měřicí kamery je řízena další, současně se pohybující kamerou.

Toto uspořádání zajišťuje VµMasteru vysokou přesnost měření (7,5 µm) v celém rozsahu měřicí plochy XY - 400 x 300 mm, bez užití konvenčních přesných a drahých mechanických prostředků.Optický měřicí systém Innova označuje jeho výrobce Micro Metrix za přístroj s nejvyšším rozlišením a přesností v současné průmyslové metrologii. S využitím principů zvukové metrologie a výkonných algoritmů obrazové analýzy je systém schopen měření rozměrů až do velikosti 0,5 µm, s přesností 0,010 µm (10 nm). Vysoce přesné bezdotykové měření se uplatní při kontrole polovodičů, optoelektrických a paměťových komponent. Systém Innova je vybaven vysoce přesným posuvným stolkem X,Y (200 x 200 mm). K zajištění maximální stability přispívají granitové stavební prvky a antivibrační systém.

Přístroj je využitelný pro jednotlivá manuální měření nebo v plně automatickém naprogramovaném měřicím cyklu. Velmi přesná interpolace intenzity přechodu umožní měření submikronové tloušťky čáry. Kompaktní kombinaci měřicího zařízení s PC nazvanou Merlin připravil výrobce Marposs k hodnocení až 16 parametrů. Výsledky měření přístroj číselně nebo graficky zobrazí a provede základní statistickou analýzu. Merlin představuje novou koncepci měřicího počítače pro soustřeďování dat z tradičních nebo bezdrátových měřicích přístrojů. Konstrukce přístroje nevyužívá ventilátory a pohyblivé části, což zajišťuje vysokou spolehlivost systému. Novinka je vybavena barevnou LCD zobrazovací jednotkou (8,4"), ovládanou dotykově.

K měřicímu zařízení lze připojit až 16 snímačů prostřednictvím vstupů (USB nebo RS232) nebo bezdrátové technologie Bluetooth. Obrazový systém Galileo EZ představila společnost Starrett s doporučením využít jeho předností při kontrole kvality, výroby a bezdotykovém měření ve vývoji. Ručně ovládané zařízení tvoří videokamera s automatickou detekcí hran, zajištěnou digitálním odečítáním Metronics QC300, a s vysoce kvalitní optikou. Galileo EZ charakterizuje měřicí stolek velikosti 200 x 100 x 150 mm (nebo 300 x 150 x 125 mm), uložený na přesných mechanických ložiscích, videooptika s transfokací 6 až 1 a osvětlovací kruhová rampa s optickým vláknem (dvojitý výkon 150 W) a přídavným světlem. Základní částí EZ soupravy je nové digitální odečítání Metronics QC300; to ukazuje měřená data v osách X, Y, Z a současně videokamera reálně zobrazuje měřenou oblast. Systém také zajistí automatickou detekci okraje a bodové zaměření hrany s využitím viditelného nitkového kříže. QC300 výrazně zvyšuje přesnost, opakovatelnost i produktivitu měření a zmenšuje možnost chyby operátora.

Snímací konfokální technika LEXT je základem nového měřicího přístroje Olympus OLS3000 LEXT, určeného pro vysoce přesná měření a pozorování např. při výrobě paměťových prvků, zpracování progresivních materiálů, výrobě polovodičových čipů a v nanotechnologii. Novinka by svými technickými možnostmi měla zaplnit mezeru mezi konvenčním optickým mikroskopem s vysokým rozlišením a skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM). Nová technologie snímání zajišťuje rozlišení 0,01 µm v ose Z a přesné 3D měření. Předností přístroje je zkrácení doby měření a velké aplikační možnosti.

Vzorky se vkládají, bez přípravy nebo využití vakuové techniky, přímo do mikroskopu k 3D pozorování nebo měření při zvětšení v rozsahu 120x až 14 400x. Uživatel ocení i jednoduchou ovladatelnost systému. Nový konfokální laserový režim DIC je zvláště výhodný pro zvýraznění jemných strukturálních změn při analýzách povrchu.StarLite, nabízený firmou RAM Optical Instrumentation, představuje kompaktní bezdotykový kontrolní systém ergonometrické konstrukce, se zabudovanou elektronikou, motorizovanou transfokální optikou a barevnou kamerou s vysokým rozlišením. Měřicí prostor 150 x 75 x 125 mm kapacitně splňuje většinu požadavků na měření. StarLite s robustní základnou a sloupem z lité hliníkové slitiny je určen k přesnému měření. Přístroj využívá bílého světla LED VectorLight, se zadním osvětlením, pro optimální zobrazení součásti. Standardní vybavení zahrnuje rozlišení lineárních měřítek 1 µm, hrubé a jemné seřizování polohy suportů, volitelné zaměřování nitkovým křížem, elektronickou detekci hrany a zaostřovací indikátory.K vysoce přesnému bezdotykovému měření větších rozměrů v produkčním prostředí má sloužit podle výrobce View Engineering novinka s typovým označením View Pinnacle.

Přístroj tvoří přesná granitová základna se sloupem, pasivní antivibrační ochrana, bezkontaktní snímače a lineární motory s mimořádným zrychlením a rychlostmi. Zařízení je doporučováno pro měření provozní i vývojová a pro monitorování procesů ve výrobních podmínkách. Optický systém přístroje s dvojitým zvětšením využívá dvě kamery k okamžitým změnám zvětšení. Barevná LED osvětlovací technika umožňuje využití monochromatického červeného, zeleného, modrého a bílého světla pro nejlepší rozlišení obrazu. View Pinnacle disponuje měřicím rozsahem 250 x 165 x 100 mm a přesností E2 (rovina XY) = (1,0 + 5L / 1000) µm s rozlišením 0,1 µm. Novou generaci jednoduchých mikroskopů zahajuje výrobek Mantis Elite, představený firmou Vision Engineering. Přístroj je vybaven volně pohyblivou hlavou s objektivem 20x, bez použití kombinace čoček. Optimální barevná interpretace a větší pracovní vzdálenost, výhodná pro sledování otřepů a mikrosvarů, patří k přednostem nové řady Mantis. Uvedený cenově přístupný prostředek velmi zjednoduší kontrolu defektů povrchu, včetně vlasových trhlin.

Na úspěšnou světovou premiéru přístroje, který byl schopen z jednoho měření vyhodnotit kruhovitost a texturu povrchu, navázala společnost Taylor Hobson představením dalšího vývojového typu Talyrond 385. Nové elektronické a náhonové systémy umožňují komplexní CNC řízení. Vysoce přesná lineární měřítka, rozlišení datových bodů a úroveň šumu jsou zárukou spolehlivosti a opakovatelnosti měření. Přístroj měří profil povrchu s rozlišením až 1,2 nm a vysokou hustotou záznamu dat - až 200 000. Právě tyto nadstandardní vlastnosti umožňují současně měřit texturu a kruhovitost povrchu. Vřeteno TR 385 je uloženo ve vzduchových ložiscích s radiální úchylkou menší než 0,02 µm při použití filtru 1 - 50 vln/ot. Při kombinaci s kuželovou úchylkou menší než 0,0003 µm/mm výrobce garantuje, že přesnost měření zůstane stejná bez ohledu na hmotnost měřené součásti. Přístroj využívá unikátní způsob řízení polohy měřidla a jeho orientace.Víceúčelové přístroje Surfcom 2000 a Surfcom 5000 pro měření povrchu a tvaru v jedné operaci uvedla na trh firma Carl Zeiss. Přístroje využívají nové detektory a systém snímacího raménka. S klasickým snímačem drsnosti je pro první z nich rozsah měření 2,5 mm, laserem řízený detektor a snímací systém zajišťuje Surfcomu 5000 rozsah měření ±6,5 mm.

Data pro hodnocení povrchu a tvaru jsou získána při jednom měření, a to jedním snímačem.Plně automatický systém pro měření tvaru a polohy s typovým označením MarForm MMQ 400 Formtester představila firma Mahr Federal. Nová konstrukce přístroje je robustnější, méně citlivá na vlivy prostředí, funkčně rychlejší, přesnější a univerzálnější.

Rotační stůl měřidla je uložen v přesných mechanických ložiscích, která jsou v porovnání se vzduchovými většinou přesnější a podstatně tužší, tedy odolnější proti působení vnějších sil a chvění. Systém je určen ke kontrole širokého spektra různých součástek, jako jsou např. ventily, písty a ojnice, zalomené a vačkové hřídele, brzdové disky, kuličková ložiska, součástky vstřikovacích systémů atd.Miniaturní bezkontaktní laserové měřidlo drsnosti povrchu uvedla na trh firma Optical Dimension. Kompaktní, mimořádně malá (~ 25 x 19 mm) měřicí hlava má zajistit velmi rychlé měření (pod 1 s) a přiměřenou opakovatelnost. Velikost měřidla umožní měření drsnosti v omezených prostorech, např. na zalomených a vačkových hřídelích nebo na tvarově složitých součástech. Malý rozměr měřidla a krátký konstantní čas měření jsou vhodným příspěvkem ke spolehlivosti kontroly drsnosti povrchu v dílenských podmínkách. Měřidlo je k dispozici ve třech provedeních: jako jednoduchý přenosný ruční prostředek, plně automatický s kompletním softwarem i příslušenstvím anebo v provedení OEM pro zabudování na obráběcí stroj, příp. do automatické měřicí stanice.

Elektronický válcový kalibr Marposs M1 Wave využívá bezdrátovou technologii Bluetooth. Výrobce Marposs připravil odolné, snadno ovladatelné ruční měřidlo, které se vyznačuje nebývalou přesností a univerzálností. Provedení měřidla bez připojovacího vodiče rozšiřuje možnosti jeho aplikace a zjednodušuje manipulaci. Kalibr je přímo spojen se speciálním držadlem, ve kterém je zabudován vysílač a napájecí zdroj. Při měření jsou snímaná data vysílána do elektronické jednotky a okamžitě zobrazována a ukládána. Inovovaný kalibr Marposs je posledním příspěvkem do řady "M1 Star" - progresivních měřidel pro kontrolu vnitřních průměrů, kruhovitosti a kuželovitosti. Nový kalibr má uvedenou opakovatelnou přesnost 0,5 µm v celém rozsahu měření průměrů 3 až 300 mm. Přesnost, robustnost a spolehlivost kalibrů M1 Wave mají umožnit jejich využití i v těžkých provozních podmínkách. Výrobce nabízí na stejném principu i bezdrátový kalibr M2 Wave pro vnější rozměry.

Oba uvedené typy kalibrů lze využít ve spojení s průmyslovým PC Marposs E9066 a Merlin.Kalibrační systém Renishaw Gold Standard zavádí do seřizování a kontroly souřadnicových měřicích strojů a obráběcích strojů přesnost ±0,7 µm.m^-1. Byla-li dosud "dokonalá" přesnost považována za standard (100 %), potom nový systém zvyšuje přesnost o 36 %. Nový laserový kalibrační systém ML 10 Gold Standard označuje jeho výrobce za nejpřesnější zařízení na současném trhu. Zařízení je vybaveno kompenzační jednotkou prostředí EC 10, která přispívá k lineární a úhlové přesnosti měření ±0,7 µm.m^-1 s rozlišením 1 nm. S využitím frekvenčně stabilizovaného laseru (Helium Neon Laser) má systém ML 10 rozsah os 40 m, pracuje při teplotách 0 - 40 ⁰C, s kompenzační jednotkou, která normalizuje všechny teplotní, tlakové a vlhkostní podmínky procesu.

Konstrukci a výrobu progresivních snímačů využívajících vysokofrekvenční (mikrovlnné) technologie pro všeobecné a speciální aplikace v automatizaci, automobilovém průmyslu a systémech bezdrátové komunikace představila firma Astyx Inc. Nabídka zahrnuje lineární polohovací systémy, bezdotykové snímání polohy, automobilové radary, komponenty pro komunikační systémy, pevné bezdrátové technologie atd. Širokou nabídku produktů reprezentují systémy pro kontrolu polohy částí náhonových zařízení či bezdotykové snímače pro kovové a kompozitní (s uhlíkovými vlákny) povrchy.Jednoúčelové měřicí zařízení VSM/SIKO výrobce Euro-Tech Corporation má zajistit kontrolu přesnosti a polohy ventilových sedel. VSM kontroluje kruhovitost a házení vedení sedla, zatímco SIKO měří délku i úhel ventilového sedla a polohu kalibru vůči sedlu při ověřování správnosti dosednutí ventilu v sedle. Jde tedy o měřidlo pro komplexní kontrolu hlav válců. VSM využívá trny se zabudovanými indukčními snímači.

Trn je připojen ke stejnosměrnému motoru přes spojku a pár ozubených kol s brzdovou vačkou. Otočením trnu o 360⁰ je měřena úchylka mezi sedlem a trnem. Celková doba měření je 3 s.Zařízení SIKO sestává z měřicí hlavy, posuvné části a měřicího PC. Po vložení do hlavy měřidlo spočívá v sedle podobně jako ventil. Po spuštění indukční snímač s diamantovým hrotem snímá povrch sedla v celém rozsahu jeho zkosení. Dráha posunutí je 5 mm, s úchylkou 0,2 µm. Dotyková síla hrotu je v rozmezí 0,3 - 0,5 N. Po dokončení měření (~ 3 s) je tvar ventilového sedla zobrazen na monitoru graficky a/nebo je popsán číselně. V příštím vydáním se budeme v souladu s jeho nosným tématem zabývat novinkami v oblasti měření a seřizování řezných nástrojů a detekcemi stavu ve výrobním cyklu, jež přinesl loňský chicagský veletrh IMTS.

Ing. Zdeněk Novák

znovak@upcmail.cz