magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

7Napjaink nagy, közepes vagy akár kis sorozatú alkatrészgyártásánál kiemelt fontosságú a vizuális ellenőrzés, mely érintésmentesen képes a termékek tulajdonságait (méretét, színét, felületminőségét és egyéb jellemzőit) ellenőrizni. Cikkünkben a telecentrikus optikák innovatív minőség-ellenőrzési alkalmazásaiból mutatunk be néhányat.

Mérés telecentrikus vagy bi-telecentrikus optikákkal

Az optikai mérések területén az egyik legpontosabb mérési technika a telecentrikus optikával való mérés. A hagyományos optikáknál az optika leképzése miatt elkerülhetetlenek a perspektivikus – más néven parallaxis – hibák. Ez azt jelenti, hogy a közelebb lévő tárgyakat nagyobbnak látjuk, mint a távolabbiakat. Ez a jelenség szintén megjelenik a méretellenőrzés képalkotó rendszereiben, azaz egy tárgy nagyítása függ az optikától mért távolságától. Ez a hiba elvileg korrigálható, ha pontosan ismerjük az optika és a tárgy egymáshoz viszonyított helyzetét, a gyakorlatban azonban nagyon nehéz a termék és az optika megfelelően pontos távolságát garantálni egy termelési eljárás során.
A telecentrikus objektívek eleve metrológiai, azaz mérési célokat szolgálnak. A telecentrikus optika a tárgyról visszaérkező fényből csak a párhuzamos sugarakat engedi be, és ezzel szünteti meg a perspektivikus hibát. A nagyítási faktor ezáltal – a telecentrikus optika munkatávolságán belül – nem függ a mérendő tárgy távolságától. A még pontosabb mérés eléréséhez a megvilágításhoz is párhuzamosított sugarakat, azaz telecentrikus megvilágítást használnak (1. ábra).

1

1. ábra A telecentrikus optika mérési elve

Bi-telecentrikus optikák

A hagyományos telecentrikus optikák azokat – a tárgyról jövő – sugarakat engedik be, amelyek párhuzamosak az optikai tengellyel. Ez a tárgysíkon, a tárgysík oldali lencséken valósul meg. Ugyanakkor az optikai rendszer másik végén a kép, azaz a szenzor síkon a sugarak a szenzort különböző szögből érik. Ez szűkíti a hagyományos telecentrikus optikák használhatóságát. Ezért fejlesztették ki a bi-telecentrikus optikákat, melyek a pontosság és a nagyobb munkatávolság (WR) tekintetében jelentős előrelépést tettek lehetővé. A bi-telecentrikus optikánál nemcsak a tárgysíkon, hanem a képsíkon is párhuzamosított sugarak vannak. Azonban a bi-telecentrikus optikák sem a legújabb innovációk eredményei, hiszen ezeket is már több mint egy évtizede gyártják. Az elmúlt évek fejlődése során ezeknek a lencserendszereknek kifinomultabb változatai kerültek forgalomba. Talán a legnagyobb újdonság a szabadalommal védett, helytakarékos telecentrikus optika az Opto-Engineeringtől (2., 3. ábra), amely lencsék és tükörfelületek kombinálásával éri el, hogy 70%-kal kisebb helyen férjen el, mint hagyományos társaik.

2

2. ábra Telecentrikus optika

3

3. ábra Telecentrikus optika és fényforrás egy mérőpadon


Telecentrikus optikát felhasználó mérőgépek széles választékával találkozhatunk többek között az egyik legnagyobb szakmai világkiállításon, a stuttgarti Control-szakvásáron 2017. május 9-12 között.
A teljesség igénye nélkül ragadunk ki néhányat a piacon elérhető néhány – telecentrikus optikákat felhasználó – félig vagy teljesen automatizált mérőgéptípus közül.

  • A Click N’ Test (4. ábra) felső dome és alsó megvilágítással is rendelkezik, automatikusan felismeri a mérendő terméket, és ugyancsak automatikusan végrehajtja a hozzá társított mérést. A vevői igényeknek megfelelően, széles választékban választható hozzá telecentrikus optika. A mérés teljesen automatikusan történik az egyszerűen betanítható program alapján.

4 mod

4. ábra  Click N’ Test automata mérőgép

  • Hasonló mérőeszköz az IM-mérőgép, mely főleg kisméretű tárgyak több méretének egyidejű ellenőrzésére alkalmas. A műszer kis helyigényű, a mérendő objektumokat kézzel kell adagolni, és gombnyomásra indul a mérés. Itt a felső megvilágítás axiális jellegű.

  • A vonalkamerához illeszkedő telecentrikus optika (5. ábra) nemcsak helytakarékos megoldás, hanem jóval nagyobb látóteret is biztosít, főleg hosszúkás alkatrászek méréséhez. Tipikusan ilyen alkatrészek a tengelyek. A HOMMEL-ETAMIC-termékcsalád (6. ábra) éppen egy ilyen automatikus mérőgép tengelyprofilok vizsgálatához.

5

5. ábra Vonalkamerához illeszthető telecentrikus optika

6os jobb minoseg

6. ábra Vonalkamerás, telecentrikus optikát alkalmazó mérőgép

  • Teljesen automatikus méréseket tesz lehetővé a felsőkategóriás SmartScope család. Ezeknél a gépeknél már több technológiát kombinálnak a nagyobb megbízhatóság és sokoldalú mérések kivitelezésére. Ezek a nagyon pontos gépek már gyakorlatilag 3D-s koordináta mérőgépek.

  • Költséghatékony mérési megoldás az XY-asztallal rendelkező SANXO-Scope HD, illetve a nagyobb felbontású SANXO-Scope 4K videomikroszkóp-rendszer. Ezek a rendszerek modulárisak, az igényeknek megfelelő telecentrikus optikával szerelhetők, amelyek nagy mélységélességet nyújtanak. A manuális mérőrendszer rendkívül könnyen kezelhető (7. ábra).

7

7. ábra SANXO-Scope HD és 4K

A folyadékoptika és a telecentrikus optika kombinációja

A folyadékkal töltött polimerek optikai alkalmazása ugyan csúcstechnológiának számít, mégis az utóbbi években a folyadékoptikák a hétköznapok megoldásai közt is megjelentek. Igazi újdonságnak számít a telecentrikus optikák kombinációja a folyadékoptikákkal. Ez a kombináció azzal az előnnyel jár, hogy megsokszorozza a telecentrikus optika mélységélességét. A folyadékoptikák nagyon gyorsan beállíthatók: 10…15 ms alatt lehet velük új fókuszértéket beállítani. Az Optotune EL-16-40 optikánál -2 dioptriától +3 dioptriáig lehet az értékeket a számítógépen keresztül beállítani. A megoldás hátránya, hogy kismértékben – az egyébként állandó – nagyítási faktor változik. Ez a probléma viszont könnyen kezelhető kalibrálással, mert a folyadékoptika karakterisztikája lineáris, és nagyon jó a visszaállási pontossága.
Főleg nagy nagyítási faktorral rendelkező telecentrikus optikák jellemzően kis mélységélességénél érhetünk el nagy eredményeket. Két példán keresztül követhetjük nyomon a kiterjesztett mélységélességet.

8text3

8. ábra MML1-ST150D és EL-16-40 optikák

  • Moritex MML1-ST150D optika (8. ábra)

    • Nagyítási faktor: 1×,

    • Eredeti mélységélesség: 1,05 mm,

  • Kiterjesztett mélységélesség: 15 mm.

  • Sill optika (9. ábra)

    • Nagyítási faktor: 2×,

    • Eredeti mélységélesség: 0,3 mm,

    • Kiterjesztett mélységélesség: 12 mm.

9 mod

9. ábra Sill és EL-16-40 optikák

A folyadékoptikák és a telecentrikus optikák kombinációja annyira új technológia, hogy a piacon még jelenleg nincs olyan kulcsrakész mérőeszköz, amely ezt a technológiát alkalmazná. Azonban egyedi mérőgépek gyártásánál már megjelent, és hamarosan több gépgyártó is ki fogja használni az előnyeit.

Azt gondolhatnánk, hogy a tradicionális fénytanhoz köthető optikákról mindent tudunk, és ezen a területen nem várhatóak nagy újdonságok. Mégis egyre több újdonság jelenik meg ebben az iparágban. Különböző anyagok új kombinációi, és az új technológiák rendkívül sok újdonságot rejtenek. A nemrég megjelent meglepő hírek között tallózva olvashattunk például a Caltech és a Samsung által kifejlesztett, teljesen sík optikai lencsékről vagy az iPhone-telefonokba bekerülő, hajlított CMOS-szenzorról, amely a optika torzításait korrigálja. Ezek az újdonságok hamarosan a méréstechnikába is átszivárognak. Érdemes tehát nyitott szemmel járni.

 

Tóth Sándor – SANXO

SANXO-Systems Finn-Magyar
Méréstechnikai és Automatizálási Kft.
1221 Budapest, Arany J. u. 87/B
Mobil: +36 30 327 1100
E-mail: sandor.toth@sanxo.hu
www.sanxo.eu

Még több SANXO