Jak se posouvají technologické možnosti, posouvají se i možnosti snímání, detekce a měření nejen v laboratořích, ale hlavně v průmyslové výrobě. Mnoho metod, které se sice již delší dobu prováděly v laboratořích, však dlouho nebylo možné "zabalit" do průmyslového provedení tak, aby byly automatizované a hlavně dostatečně spolehlivé pro nepřetržitou, dlouhodobou a opakovanou činnost.
Jedním takovým pěkným příkladem může být i mikrometrové měření / mikrometrová kontrola rozměrů. Mechanické a následně i optické mikrometry se již v laboratorních podmínkách využívají několik desítek let, ale do praxe průmyslové automatizace se dostávají až poslední roky. V tomto směru mezi špičku patří i výrobky společnosti MICRO-EPSILON Eltrotec GmbH, která se obecně specializuje na velmi náročné a specializované aplikace průmyslových snímačů.
Rychlý přehled možností mikrometrového měření pomocí snímačů Micro-Epsilon optoControl ODC.
Mikrometry řady optoControl
optoCONTROL jsou obecně bezkontaktní optické mikrometrické měřící systémy společnosti Micro-Epsilon pro měření průměru a pozice založené na principu analýzy množství světla vyslaného vysílačem (polovodičovým laserem nebo LED) a přijatého přijímačem tvořený integrovaným CMOS nebo CCD řádkovým senzorem s velkým rozlišením. Měřený předmět umístěný mezi vysílač a přijímač pak zacloní určité množství vysílaného světla a tím ovlivní množství světla dopadajícího na přijímač. Červený paprsek vysílače generován z laserové nebo LED diody je optickou přeměněno na plochý ve vertikálním směru široký a v horizontálním směru velmi úzký (mikrometrový) paprsek, tedy velmi plochý paprsek. Měření tedy probíhá v 1D rozměru.
Zatímco u nejjednoduššího provedení se měří jen čistě celkové množství zacloněného světla z čehož se analyzuje rozměr / průměr clonícího předmětu, u sofistikovanějších provedení se na matici optického kamerového snímače přímo vyhodnocuje zastínění jednotlivých pixelů (černobílý obraz stínu předmětu) a z jejich známé přesné rozteče lze spočítat přesně rozměr stínícího části předmětu na jednotky mikrometrů. Nejdražší provedení dokáží změřit současně rozměry více clonících objektů, pokud se vzájemně nedotýkají.
Mikrometry optoCONTROL jsou stacionární snímače, které jsou pevně umístěné / připevněné na držák a měří / kontrolují průběžně rozměr v nastaveném směru u kontinuálně v kolmém směru na směr měření projíždějících předmětů, který paprsek křižují. Protože probíhá v 1D rozměru, tak pro současné měření v 2D je nutné použít současně na sebe kolmo (křížně) umístěné 2 snímače.
Vyhodnocený rozměr pak je u nejjednodušších provedení generován ze mikrometru ve formě hodnoty analogového výstupu pro jednoduchá měření nebo spínaných výstupů porovnávající změřenou hodnotu s přednastavenou pro potřeby základní přesné mikrometrové kontroly rozměrů předmětů, otvorů produktů, hladkosti povrchů materiálů apod. U sofistikovanějších typů pak jsou naměřené hodnoty ještě v mikrometru digitalizovány a vysílány prostřednictvím různých komunikačních rozhraní jako např. RS-232, RS-485, Ethernet nebo EtherCAT.
Konkrétní nabízené typy Micro-Epsilon optoCONTROL
Typ optoCONTROL ODC 1200 je jako nejlevnější provedení mikrometru založeno na základním principu celkového měření množství na přijímač dopadajícího světla. Kompaktní přístroj má veškerou vyhodnocovací elektroniku integrovanou v pouzdru přijímače. Celý systém je tedy složen jen z jednotky vysílače a přijímače bez další dodatečné vyhodnocovací jednotky. Montáž je tak jednoduchá a flexibilní. Zvolit lze z měřících rozsahů 2 až 30 mm, přičemž tato hodnota definuje maximální rozměr předmětu v daném snímaném směru. Rozlišení měření je 0,5% rozsahu, tedy od 10 do 150 µm, přičemž měřený předmět v daném směru musí mít velikost min. 0,3 mm (300 µm). Vzdálenost mezi jednotkou vysílače a přijímače může být od 20 mm až po 5 metrů. To je dáno použitím polovodičového laseru jako zdroje světla. Vysoce dynamické aplikace mohou být měřeny díky vysoké měřící rychlosti až 100 kHz. Naměřená velikost je vysílaná ze snímače jako analogový napěťový signál nebo spínaný PNP/NPN výstup kontroly překročení naučené limitní úrovně.
Parametry mikrometrového měření základního snímače optoCONTROL ODC 1200.
Typ optoCONTROL ODC 1202 je výjimečný tím, že ze všech provedení nabízí největší měřící rozsah optických mikrometrů, konkrétně 72 nebo 98 mm. Lze jím měřit / kontrolovat velikost hrany, průměr, střed / osu jednotlivých předmětů nebo vzdálenost dvou předmětů o velikosti až téměř 10 cm s rozlišením 10 mikrometrů s opakovatelností měření (chybou při opakovaném měření) +/- 10 µm. Přesnost měření je tak +/- 15 µm. Systém využívá na straně přijímače již CCD mnohapixelový snímač a tak se vyhodnocuje přímo "stínový obraz" generovaný předmětem v daném směru posuzováním vzdálenosti zacloněných a osvícených pixelů. Tím lze proti typu 1200 měřit i vzdálenost středu předmětů. Výhodou je také vysoká necitlivost vůči cizímu světlu i při vzdálenosti vysílač-přijímač až 2 metry. Vysílač je opět tvořen laserem se světlem vlnové délky 670 nm. Integrovaná řídící jednotka a komfortní upevňovací lišta umožňují jednoduchou montáž. Rychlé uvedení přístroje do provozu je zajištěno bezplatným ovládacím softwarem a prostřednictvím komunikace RS-232 z PC s OS Windows. Naměřené hodnoty se opět přenášejí prostřednictvím analogového napěťového výstupu 0-10V a 3 spínaných výstupech porovnání aktuální hodnoty s přednastavenými.
Mikrometr optoCONTROL ODC 1220 umožňuje měřit hranu, průměr a mezeru o velikosti do 28 mm s rozlišením 2 µm a chybou +/- 4 µm (při použití ve stabilních podmínkách). Vysoká přesnost je dána integrováním interferenčního filtru, vysoce precizní čočky na přijímací jednotku, kde je např. hranou nebo mezerou vytvořený stín je promítnut na přijímací CCD řádkový senzor s 2 048 pixely (16,384 subpixely). Vysílač a přijímač je možné umístit ve vzdálenosti až 2 m. Pomocí PC softwaru ODC a rozhraní RS-232 lze nastavit parametry jako předefinované porovnání pozice levé / pravé hrany, středu, šířky mezery nebo analogové a digitální rozhraní. Zaznamenané hodnoty lze ukládat v paměti mikrometru po dobu několika dnů. Výrobce jako doplněk nabízí i speciální je 400 mm montážní kolejnice. Přijímač i vysílač je zapouzdřen v odolném hliníkovém pouzdře.
Typ optoCONTROL ODC 2500 je již velmi přesný měřící mikrometr s rozlišením 1 µm a chybou opakovatelnosti max. +/- 3 µm pro předměty velikosti do 34 mm. Navíc poskytuje velmi vysokou měřící frekvenci až 2,3 kHz lze využít nejen pro kontrolu kusových částí, ale i pro kontinuální nekonečné měření (například kontroly tloušťky pásků či hadiček dlouhých metráží. Vzdálenost mezi vysílačem s laserem a přijímačem s CCD řádkovým snímačem může být až 700 mm (případně lze objednat i verzi s na 1850 mm), přičemž vzdálenost měřeného předmětu od přijímače musí být do 150 mm. Nastavení a čtení naměřených hodnot je možné opět provést z PC přes RS-232 nebo RS-485 nebo pomocí analogového napěťového výstupu -10 až +10 VDC a spínaných výstupů.
Parametry mikrometrového měření snímače optoCONTROL ODC 2500.
Mikrometr optoCONTROL ODC 2520 pak nabízí měřící rozsah 46 mm opět s rozlišením 1 µm a chybou +/- 5 µm při vzdálenosti vysílače a přijímače do 2 metrů. Je možné měřit současně až 8 segmentů (předmětů), přičemž velikost předmětů nebo vzdálenost mezi nimi musí být min. 0,5 mm. Druhý velký rozdíl proti typu 2500 je přítomnost komunikačních rozhraní Ethernet / EtherCAT / RS422 pro nastavení i čtení naměřených hodnot v reálném čase i zpětně z paměti snímače. K tomu slouží přímo v mikrometru integrované a jednoduše ovladatelné webové rozhraní, tedy možnost nastavení i například mezních hodnot a různých měřicích programů a filtrů bez speciálního softwaru z libovolného PC s OS Windows, Android, Apple iOS i Linux. Navíc signálový diagram se používá pro snadné vyrovnání a nastavení měření.
Snímač optoCONTROL ODC 2600 je narozdíl od předchozích mikrometr s LED světelným vysílačem a s integrovaným CCD senzorem s vysokým rozlišením pro měření geometrických veličin. LED technologie a absence mechanických konstrukčních prvků zajišťují neobyčejně dlouhou životnost. Zatímco u typů s laserovým vysílačem lze měřit jen neprůhledné předměty, s LED vysílačem lze měřit i sklo a průhledné plasty. Vynikající je pak rozlišení 0,1 µm s chybou +/- 1 µm v rozsahu až 40 mm a při měřící frekvenci 2,3 kHz. Tyto parametry jsou však vykoupeny maximální vzdáleností vysílač-přijímač max. 300 mm. Je možné měřit současně až 4 segmentů (předmětů), přičemž velikost předmětů nebo vzdálenost mezi nimi musí být min 0,3 mm. Komunikační rozhraní RS-232/RS-422 doplňuje analogový výstup -10 až +10 VDC.
Parametry mikrometrového měření snímače optoCONTROL ODC 2600.
Odkazy:
- Webové stránky výrobce MICRO-EPSILON Eltrotec GmbH o mikrometrech optoCONTROL: http://www.micro-epsilon.cz/optical-micrometer/micrometer/index.html
- Další zajímavé recenze a testy snímačů najdete na serveru
