Skuteczna kontrola jakości za pomocą czujników laserowych

CZYM JEST KONTROLA JAKOŚCI?

Fot. 1. Czujniki triangulacyjne optoNCDT1320-1420

Są to działania mające na celu sprawdzenie, pomiar lub testowanie jednej lub więcej charakterystyk produktu i odnoszenie wyników do określonych norm w celu potwierdzenia zgodności. Kontrolę można realizować na różnych etapach produkcji. Pierwszym momentem jest kontrola przed rozpoczęciem procesu gdy sprawdzana jest jakość surowców, z których będzie wytwarzany gotowy produkt.

Po selekcji materiałów surowce poddawane są obróbce np. cieplnej czy mechanicznej. W jej trakcie, bądź pomiędzy kolejnymi etapami również można skontrolować jakość. Wykonanie testów na tym etapie daje możliwość wyłapania nieprawidłowości i poprawy danego elementu. Najpopularniejszym etapem na wykonywanie testów jest jednak moment po zakończeniu produkcji, gdy wyrywkowo sprawdzane są pojedyncze sztuki z danej partii.

METODY

Fot. 2. Przykład aplikacji pomiarowej bazującej na skanerze laserowym

Wśród produktów firmy WObit znajdziemy wiele różnych metod pomiarowych bezkontaktowych i kontaktowych, m.in. czujniki pojemnościowe, wiroprądowe, konfokalne. Jednak jednym z najbardziej popularnych sposobów kontroli jakości jest realizacja pomiarów z wykorzystaniem czujników laserowych triangulacyjnych.

Dzięki nim można kontrolować np. geometrię danego elementu oraz zdefiniowane cechy detalu. Zasada triangulacji optycznej wykorzystuje kąt odbicia światła generowanego przez diodę laserową, która oświetla punkt na powierzchni podlegającej pomiarowi (laser klasy 2). Światło odbite od tego miejsca jest kierowane na światłoczułą matrycę CCD, gdzie jest przetwarzane w czasie rzeczywistym.

CZUJNIKI TRIANGULACYJNE

Fot. 3. Skaner laserowy scanCONTROL 2610

Oferujemy szerokie spektrum czujników triangulacyjnych produkcji niemieckiej firmy Micro-Epsilon o różnych zakresach pomiarowych i dokładnościach. Wśród nich warto zwrócić uwagę na nową generację czujników optycznych optoNCDT 1320 oraz 1420, w których cała elektronika służąca do przetwarzania sygnału umieszczona jest w kompaktowej obudowie czujnika.

Sensory te sprawdzą się wszędzie tam, gdzie wymagany jest prosty montaż oraz bardzo precyzyjne pomiary. Unikalna zasada kontroli tych modeli opiera się na wykorzystaniu przycisków funkcyjnych oraz innowacyjnego interfejsu webowego (w oknie przeglądarki internetowej), którego nastawy wstępne umożliwiają natychmiastową adaptację czujnika do różnych obiektów pomiarowych.

Algorytm ewaluacyjny można szybko zmienić za pomocą suwaka jakości, który dostosuje dynamikę i dokładność do danego zadania pomiarowego. Dzięki masie zaledwie 60 g, czujniki są odpowiednie do dynamicznych zastosowań w osiach maszyn czy pracy na ramieniu robota - czyli do realizacji kontroli w trakcie procesu produkcyjnego. Dostępne zakresy pomiarowe to 10, 25, 50, 100 oraz 200 mm. Wysokowydajne soczewki generują bardzo małą plamkę światła, która zapewnia stabilne pomiary nawet najmniejszych detali.

Seria optoNCDT 1320 jest przeznaczona do wykonywania podstawowych zadań pomiarowych. Częstotliwość pomiarowa może być dostosowywana do 2 kHz. Seria ta wyposażona jest w funkcję automatycznej kompensacji celu (ATC), która zapewnia stabilny sygnał odległości, niezależnie od barwy mierzonego detalu.

Seria 1420 to unikalna kombinacja prędkości, rozmiaru, wydajności oraz różnorodności zastosowań dla pomiarów przemieszczenia, odległości i pozycji. Czujniki gwarantują stabilny pomiar nawet przy częstotliwości do 4 kHz. Ze względu na uniwersalne ustawienia oraz możliwości ewaluacji, optoNCDT 1420 spełnia wymagania aplikacji OEM. Informacja o odległości jest zapewniana przez wyjścia analogowe (prądowe lub napięciowe) oraz interfejs cyfrowy RS422. Wielofunkcyjny przycisk pozwala na szybkie uruchomienie czujnika w prostych zadaniach pomiarowych.

SKANERY LASEROWE

Fot. 4. Skaner laserowy scanCONTROL 2910/BL

W bardziej wymagających zadaniach pomiarowych zamiast punktowych czujników triangulacyjnych często stosowane są laserowe skanery profilu scanCONTROL. Urządzenia te również pracują w oparciu o zasadę triangulacji laserowej, jednak w przeciwieństwie do punktowych czujników skaner generuje linię na powierzchnię badanego obiektu.

Wysokiej jakości optyka odtwarza na matrycy CMOS odbite dyfuzyjne światło linii laserowej. Kontroler wylicza informację o odległości (oś Z) oraz pozycję wzdłuż linii lasera (oś X) i wysyła obie wartości do dwuwymiarowego układu współrzędnych czujnika. W przypadku ruchomych obiektów lub w sytuacji, gdy czujnik przemieszcza się w określony sposób, możliwe jest zobrazowanie informacji trójwymiarowo.

W ofercie WObit dostępne są trzy klasy produktów scanCONTROL. Seria Compact to standardowe skanery o szybkości pomiarów do 300 Hz i maksymalnej rozdzielczości do dwóch mikrometrów. Do bardzo szybkich pomiarów przeznaczona jest seria High Speed charakteryzująca się, jak nazwa wskazuje, wysoką częstotliwością pomiarową do 4 kHz.

Do wymagających aplikacji przeznaczona jest seria Smart, która jest wstępnie zaprogramowana do danego zadania lub do podstawowych zadań pomiarowych. Główny akcent w serii Smart położony jest na uzyskiwanie specjalnych wyników pomiarów np. szerokości oraz wysokości szczeliny na podstawie oceny profilu.

Ciekawym przykładem zastosowania skanerów jest kontrola pozycji szycia w poduszkach powietrznych. Pokrowce poduszek powietrznych powinny być funkcjonalne i bez problemu otwierać się podczas wypadku. Stanowią one również część wystroju wnętrza samochodu, dlatego muszą harmonizować z jego ogólnym wyglądem.

Wysokie wymagania estetyczne wykonania kokpitu, foteli, wykończenia wnętrza czy kierownicy są szczególnie ważne dla tego funkcjonalnego elementu. Podobnie jak wiele innych elementów samochodu, poprawność wykonania szwów poduszki powietrznej może być kontrolowana podczas produkcji za pomocą skanera laserowego profilu scanCONTROL 2910-25.

Skaner umieszczony na ramieniu robota, za pomocą którego jest prowadzony, wykrywa kontur szwów i ocenia kilka cech jednocześnie. Nieprzerwanie kontroluje on odstęp między szwami oraz punktem oddzielenia między nimi, prowadząc bezpośrednio ocenę jako 0 (NOK) lub 1 (OK) poprzez interfejs Ethernet. Poza tym sprawdzana jest również różnica wysokości pomiędzy dwoma pojedynczymi szwami celem natychmiastowego rozpoznania jakichkolwiek wad.

Od niedawna Micro-Epsilon proponuje również skanery z niebieskim laserem, przeznaczone głównie do pomiarów czerwonych, gorących metali, jak również elementów transparentnych i materiałów organicznych. Krótsza długość fali niebieskiego lasera gwarantuje większą stabilność pomiarów i nieprzenikanie w głąb materiału. Skanery laserowe scanCONTROL BL mają tak samo doskonałą charakterystykę jak seria scanCONTROL, która wykorzystuje czerwoną diodę laserową. Skanery z niebieskim laserem są dostępne w trzech klasach: Compact (2900/BL), High Speed (2950/BL) oraz Smart (2910/BL).

Specjalną wersją skanerów laserowych jest seria gapCONTROL przeznaczona do kontroli szczelin na bardzo różnorodnych powierzchniach. Czujniki z serii gapCONTROL dostępne są w różnych zakresach pomiarowych. Zaawansowane oprogramowanie gapCONTROL pozwala na szybką i łatwą konfigurację skanerów przeznaczonych do pomiaru szczeliny. Niezależnie od tego czy pomiar wykonywany jest na potrzeby kontroli jakości, procesów produkcyjnych lub automatyki, różnorodne typy czujników zawsze zapewniają pomiar najwyższej jakości.

P.P.H. WObit E. K. J. Ober s.c.
www.wobit.com.pl