Nowe rozwiązania w skanerach laserowych profilu Micro-Epsilon

ZASADA DZIAŁANIA I DOBÓR WŁAŚCIWEJ DIODY LASEROWEJ

Laserowe skanery profilu należą do bezkontaktowych technik pomiarowych, charakteryzujących się długą żywotnością ze względu na brak zużywających się elementów. Ich działanie opiera się o zasadę triangulacji laserowej do dwuwymiarowego określania profilu powierzchni różnych obiektów. W przeciwieństwie do czujników punktowych, laserowe czujniki liniowe wykorzystują statyczną linię laserową, którą wyświetlają na powierzchni mierzonego obiektu. Wysokiej jakości układ optyczny rzutuje rozproszone światło tej linii lasera na bardzo czułą matrycę czujnika, która wykrywa podczas jednego pomiaru, w zależności od rodzaju czujnika, profil z 640, 1028 lub 2048 punktami pomiarowymi. Na podstawie obrazu matrycy zintegrowany kontroler oblicza informacje o odległości (oś Z) i pozycję wzdłuż linii lasera (oś X) w dwuwymiarowym układzie współrzędnych. W przypadku dodania ruchu w osi (Y) bezpośrednio nad mierzonym obiektem możliwe jest pozyskanie informacji z wszystkich 3 płaszczyzn i finalnie uzyskanie trójwymiarowego obrazu.

Skanery laserowe Micro-Epsilon są dostępne w konfiguracji z czerwoną i niebieską diodą laserową. W większości typowych zadań wystarczająca jest dioda czerwonego lasera o długości fali 658 nm. Jednak w przypadku pomiaru na rozgrzanych do czerwoności metalach, a także na powierzchniach transparentnych i organicznych najlepiej sprawdzi się opatentowany niebieski laser o długości fali 405 nm. Zapewnia on większą stabilność, gdyż niebieska wiązka laserowa o krótszej fali nie przenika w głąb mierzonego obiektu. Skaner wyraźnie obrazuje linię lasera na powierzchni pomiarowej, umożliwiając uzyskanie idealnego profilu i precyzyjnych wyników.

WERSJA COMPACT I SMART

Skanery w wersji Compact umożliwiają dostęp do nieprzetworzonej chmury punktów i stworzenia autorskiego oprogramowania wykonanego przez klienta. Micro-Epsilon oferuje dostęp do bibliotek w C, C++ oraz VisualBasic. Dostępne również są instalatory dla środowiska LabVIEW oraz implementacja środowiska Linux. Działając zgodnie z międzynarodowym standardem GigE Vision, czujniki Compact można również zintegrować z przemysłowymi systemami przetwarzania obrazu.

Nastawy i konfiguracja parametrów profilu przy użyciu skanerów w wersji Smart odbywają się za pomocą oprogramowania scanCONTROL Configuration Tools. Kluczową własnością skanera w wersji SMART jest możliwość zapisu konfigurowanych wielkości geometrycznych oraz zapis ustawień w kontrolerze zintegrowanym wewnątrz skanera. Dzięki temu uzyskane wartości przesyłane są bezpośrednio ze skanera za pośrednictwem MODBUS TCP lub opcjonalnie przez PROFINET, EtherCAT czy EtherNET/IP.

NOWA SERIA SCANCONTROL 2500

Do aplikacji seryjnych przygotowana została niskobudżetowa seria skanerów profilu scanCONTROL 2500. Jest dostępna w dwóch standardowych wariantach dla wszystkich skanerów, tj. COMPACT i SMART. Skanery profilu serii LLT2500 w wersji SMART umożliwiają konfigurację 4 programów pomiarowych dostępnych w oprogramowaniu scanCONTROL Configuration Tools, jednocześnie dostarczając 4 wyniki pomiarów na profil. Zapewnia to niezawodny pomiar kątów, stopni, luk oraz innych parametrów.

W zależności od zastosowania możliwe jest zmodyfikowanie czujników poprzez zastosowanie obudów ochronnych, różnych typów przewodów lub działanie za pomocą konwertera interfejsu.

 

Fot. 1 Skaner laserowy scanCONTROL 2900 BL w aplikacji cięcia plazmą

SERIA SCANCONTROL 2900 – PRZYKŁAD WDROŻENIA W ZAUTOMATYZOWANYM CIĘCIU PLAZMĄ

Do przetwarzania ogromnych elementów za pomocą zautomatyzowanych systemów cięcia plazmowego z dokładnością do mikrometra, konieczne jest wcześniejsze wykonanie wiarygodnych pomiarów 3D tych elementów. Słowacka firma MicroStep, spol. s r.o., jest specjalistą od maszyn do cięcia CNC. MicroStep opracował specjalną maszynę, która wykonuje automatyczne operacje cięcia, przede wszystkim na pokrywach kopuł i kotłów. Maszyna przetwarza kopuły o średnicach do 7 m i wysokościach do 1,2 m. Podczas zautomatyzowanego procesu w ogromnych kopułach wycinane są otwory na rurki i zawory.

Aby przeprowadzić proces cięcia z najwyższą precyzją, producent wykorzystuje skanery laserowe scanCONTROL 2900 firmy Micro-Epsilon. Wyznaczają one geometryczne wymiary elementu i dokładne położenie kopuły w miejscu pola roboczego głowicy plazmowej. Określenie wartości pomiarowych za pomocą precyzyjnych skanerów laserowych jest konieczne, ponieważ rzeczywiste wymiary kopuł często różnią się o kilka centymetrów od danych CAD. Informacje pozyskane ze skanerów są następnie porównywane z danymi o faktycznej pozycji kopuły, aby zapewnić prawidłowe ustawienie narzędzia tnącego. Synchronizacja informacji o linii 2D z systemem pozycjonowania skanera 6D dostarcza użytkownikowi pełną trójwymiarową formę i prawdziwy kształt detalu. Za pośrednictwem bibliotek SDK są one przesyłane jako chmura punktów do oprogramowania indywidualnego mSCAN klienta, które wykrywa dokładny środek kopuły w celu ustalenia optymalnej trajektorii narzędzia.

 

Fot. 2 Skanery laserowe scanCONTROL firmy Micro-Epsilon

Zastosowanie laserowych skanerów profili Micro-Epsilon w tej aplikacji ma wiele zalet. Dzięki zwartej konstrukcji i dużej prędkości, czyli do 60 m/min, idealnie nadaje się do integracji na tego typu linii produkcyjnej. Wartości pomiarowe czujnika o wysokiej wydajności można również wykorzystać do kontroli wykonywanej jakości cięć. ScanCONTROL 2900 zapewnia gęstość poszczególnych punktów pomiarowych na poziomie 80 μm dla zakresu wynoszącego 100 mm. Wysoka dokładność utrzymuje się również w przypadku wymagających powierzchni metalowych o zmiennych właściwościach odbiciowych. Laserowy skaner profilu oferuje również dużą powtarzalność sięgającą 50 μm/m. Zapewnia to niezmiennie wysoką jakość wykonywanego procesu cięcia plazmowego.

SKANERY DO ZADAŃ SPECJALNYCH – SERIA SCANCONTROL 30XX Z NIEBIESKĄ LINIĄ LASERA

Najbardziej dynamiczne aplikacje wymagają specjalnych rozwiązań, dla których została przygotowana seria scanCONTROL 30xx z niebieską linią lasera. Nowe skanery laserowe scanCONTROL 30xx z niebieskim laserem są dostępne z zakresami pomiarowymi 25 i 50 mm (wzdłuż linii lasera/osi X). Zapewniają pozyskanie wartości geometrycznych profilu 2D z wydajnością około 5,5 miliona punktów na sekundę i generują na swojej linii profilu do 2048 punktów pomiarowych na profil. Modele scanCONTROL 3060-25 / BL osiągają rozdzielczość w osi X około 12 μm. Ze względu na częstotliwości profilu do 10 kHz, nowe skanery laserowe profilu są przeznaczone do szybkich procesów produkcyjnych.

Dzięki innowacyjnemu trybowi High Dynamic Range czujnik generuje precyzyjne wyniki pomiarów nawet na niejednorodnych powierzchniach. Dane wyjściowe ustalonych wartości są przesyłane przez Ethernet lub RS422. Ponadto opcjonalne rozwiązanie w postaci scanCONTROL Gateway II umożliwia integrację tych inteligentnych czujników w systemach sterowania po Profinet, EtherCAT lub EtherNET/IP. Urządzenia sprawdzą się wszędzie tam, gdzie kluczowe są zalety niebieskiego lasera, przedstawione szczegółowo na początku artykułu.

P.P.H. WObit E. K. J. Ober s.c.
Tel. +48 61 22 27 422
wobit@wobit.com.pl
www.wobit.com.pl