Profilometr laserowy – bezkontaktowy pomiar wymiarów geometrycznych
Profilometr laserowy - bezkontaktowy pomiar wymiarów geometrycznych

Profilometr laserowy to urządzenie stosowane w warunkach przemysłowych do wykonywania szybkich i precyzyjnych pomiarów zewnętrznego profilu badanych elementów. Czujnik generuje laserową linię na powierzchni badanego elementu. Światło odbite jest przechwytywane za pomocą matrycy światłoczułej sensora. Wyniki pomiarów otrzymujemy w oparciu o zasadę triangulacji laserowej, czyli poprzez określenie i obliczenie pozycji i odległości w osi X i Z.

Profilometr laserowy scanCONTROL 2610-50

Do budowy stanowiska pomiarowego wykorzystaliśmy profilometr laserowy scanCONTROL 2610-50 firmy MICRO-EPSILON, której polskim przedstawicielem jest firma WObit. W urządzeniu tym linia laserowa składa się z 640 pikseli. Badane elementy mogą się znajdować w odległości od 65 mm do 125 mm od czujnika. Z odległością badanego detalu od czujnika wiąże się również rozmiar obszaru roboczego w osi X. Może on wynosić od 40 do 60 mm. Pomiary za pomocą opisanej wersji profilometru laserowego wykonujemy z rozdzielczością 4 µm i częstotliwością 300 Hz. W naszym rozwiązaniu zastosowaliśmy czujnik z serii scanCONTROL SMART, w którym wszystkie zdefiniowane pomiary są wykonywane wewnątrz czujnika. Do przesyłania wyników pomiarów ze skanera laserowego do komputera sterującego możemy wykorzystać kilka interfejsów komunikacyjnych: Ethernet (wersja UDP lub Modbus TCP), RS422 (ASCII lub Modbus RTU), Profinet, Ethernet/IP, EtherCAT (z bramą scanCONTROL).
Profilometr laserowy scanCONTROL 2610-50 firmy MICRO-EPSILON

Oprogramowanie profilometru – scanCONTROL Configuration Tools

Typowe pomiary, które możemy wykonywać za pomocą skanerów laserowych, to pomiary: profilu, szerokości, wysokości, głębokości, położenia krawędzi, zagłębienia, spoiny, odstępu, kąta, okrągłości, obecności, płaskości czy deformacji. Do zdefiniowania pomiarów wykonywanych za pomocą profilometru wykorzystaliśmy oprogramowanie konfiguracyjne scanCONTROL Configuration Tools. Wbudowane opcje oprogramowania pozwalają na zdefiniowanie trzydziestu dwóch różnych sposobów wykonywania pomiaru. Opcje te są dostępne za pomocą intuicyjnych ikon. Każda ikona kryje pogrupowane tematycznie narzędzia związane z pomiarem: wartości ekstremalnych, kątów, krawędzi i odstępów, powierzchni, spoin, rowków, odstępów, krągłości. 

Pomiary ekstremów

Pomiary ekstremów

Pomiary kątów

Pomiary kątów

Pomiary krawędzi

Pomiary krawędzi

Pomiary powierzchni

Pomiary powierzchni

Pomiary spoin

Pomiary spoin

Pomiary rowków

Pomiary rowków

Pomiary odstępów

Pomiary odstępów

Pomiary krągłości

Pomiary krągłości
Oprócz pomiarów bezpośrednich wskazanych wielkości oprogramowanie pozwala również na definiowanie sposobu obliczania parametrów w sposób pośredni, według zdefiniowanego algorytmu wykorzystującego równania matematyczne.

Definiowanie pomiarów

Przed przystąpieniem do programowania pomiarów do wykonania dobraliśmy prawidłowo parametry czujnika związane z uzyskiwaniem wyraźnego i precyzyjnego obrazu profilu. Szczególnie istotne jest dobranie odpowiedniego czasu ekspozycji do powierzchni badanego detalu i materiału z którego jest on wykonany. Z pomocą przyszła opcja automatycznego dobierania czasu ekspozycji. Po prawidłowym skonfigurowaniu parametrów sensora laserowego i uzyskaniu wyraźnego i precyzyjnego obrazu, zajęliśmy się programowaniem pomiarów interesujących nas wielkości.

Obraz z profilometru laserowego i ekran konfigurowania pomiarów

Na rysunku po lewej stronie zamieściliśmy rzeczywisty obraz z profilometru laserowego w trakcie pomiaru płytki wzorcowej o wysokości 5,000±0,001 mm. Po prawej stronie rysunku prezentujemy ekran programowania pomiaru w trybie pomiaru wysokości pomiędzy dwoma krawędziami (Step Height). Zdefiniowaliśmy obszar, który miał być uwzględniany w trakcie pomiarów. Czynność ta jest wykonywana za pomocą interfejsu graficznego, przez umieszczenie dwóch czerwonych i dwóch niebieskich linii pionowych w odpowiednim położeniu. Program wyświetla nam on-line aktualny wynik pomiaru, który w naszym przykładzie przyjął wartość: Height [mm] 5,0060.   

Oprogramowanie do stanowiska pomiarowego z profilometrem laserowym

Tak skonfigurowany profilometr laserowy podłączyliśmy do komputera sterującego. Zainstalowaliśmy specjalnie przygotowane oprogramowanie komunikujące się z sensorem za pomocą Ethernetu i protokołu komunikacyjnego Modbus TCP. Nasze oprogramowanie zajmowało się zbieraniem wyników serii pomiarów z sensora w trybie manualnym, po naciśnięciu przycisku “Pomiar”. Przygotowany algorytm wykonywał podstawowe obliczenia statystyczne – obliczanie średniej wartości serii pomiarów i odchylenia standardowego. Wynik pomiaru był prezentowany w czytelny sposób na ekranie monitora. W zależności od wielkości odchyłki od wymiaru zadanego wynik był wyświetlany z użyciem odpowiedniego koloru (zielony, żółty, czerwony). Również wizualizacja za pomocą kontrolki w formie słupka pokazywała wielkość i kierunek odchyłki. Operator stanowiska posiada dodatkowo możliwość obserwowania na wykresie rozrzutu wyników serii pomiarowej.

Oprogramowanie współpracujące z profilometrem laserowym

Chętnie przygotujemy dla Państwa firmy oprogramowanie realizujące pomiary w sposób automatyczny, na przykład poprzez wyzwolenie pomiaru za pomocą czujnika zbliżeniowego. Do programu możemy podłączyć układ sortujący detale w zależności od tego, czy wyniki pojedynczego pomiaru lub grupy pomiarów będą się mieściły w ustalonych zakresach tolerancji. Oprogramowanie może również generować raporty (np. zmianowe) z uwzględnieniem ilości detali wadliwych i z rozbiciem na poszczególne wymiary odbiegające od normy.

Zapraszamy do kontaktu!