Automatizace měření povrchových defektů, úchylek geometrického tvaru a drsnosti
Jednou z priorit celé řady průmyslových odvětví je snižování vibrací a hlučnosti. Dosahuje se toho zejména novými technologiemi, které minimalizují různé povrchové defekty, tvarové úchylky (kruhovitosti, rovinnosti) a drsnost. Ale i sebedokonalejší technologie, zejména vlivem lidského faktoru, občas selže. Proto se v poslední době stále více prosazuje automatizace kontroly i těchto parametrů. Dosud byla tato kontrola nespolehlivě realizována vizuální kontrolou, nebo občasnou kontrolou laboratorními přístroji. Z celé řady důvodů se požaduje nasazení bezkontaktních optických metod.
Vývojové práce, prováděné v součinnosti českých, slovenských a německých firem, ukázaly, že jako optimální je pro tyto účely metoda využívající detekci odraženého rozptýleného laserového světla. Pro měření povrchových defektů se podařilo vyvinout poměrně levná, rychlá, ale velmi účinná zařízení. K měření tvarových úchylek a drsnosti, kde je nutné výsledky kvantifikovat, jsou nezbytně nutná dražší řešení s ještě komplikovanější detekcí a náročnějším SW.
Měření povrchových defektů
Do této skupiny patří zařízení určená zejména ke kontrole nedokonalostí dokončovacích operací (superfinišování, honování, lapování), pouhým okem téměř neviditelných rýh způsobených vypadnutím zrna z dokončovacího kamene, zábrusů, potlučenin atd.
Pro tento účel byl vyvinut systém znázorněný na obr. 1, který byl v různých modifikacích ověřen a zrealizován na zařízeních ke kontrole velmi přesných součástek.
Když je snímač zaostřený na hladký povrch, elektrický signál z detektoru zaznamená jen šumové pozadí (viz obr. 2 nahoře). Jakmile jsou na povrchu lokální defekty, způsobující stranový rozptyl laserového svazku, obdržíme výrazný signál (viz obr. 2 dole). Systém se vyznačuje velmi vysokou rychlostí měření, což je zásadním předpokladem pro nasazení na automatických zařízeních. Příklad automatu ke kontrole vysoce přesných povrchů čerpadel je na obr. 3. Toto zařízení bylo oceněné zlatou medailí na MSV BRNO 2007.
Měření úchylek geometrického tvaru drsnosti
Schéma zařízení k měření těchto parametrů je na obr. 4. Fokusovaný paprsek sleduje povrch měřené součástky, která je uložená na velmi precizním vřetenu a otáčí se. Odražené rozptýlené světlo je vedeno na detekční diodovou řadu, která vyhodnocuje křivku rozptylu. Odchylka tvaru s úhlem Δi vede k posunu Mi na detektoru; z něho je možné trigonometricky vypočítat výšku lokální tvarové úchylky. Přesnost metody je velmi vysoká a rovněž je vysoká i citlivost (řádově v nm). Výsledky měření dosud používanou kontaktní metodou a touto novou optickou bezkontaktní metodou velmi dobře korelují. Výhodou je velká rychlost měření, necitlivost vůči vibracím a fakt, že se současně a vyhodnocením parametru Aq získají informace o drsnosti povrchu.
Výše popsaná metoda je použitelná pro celou řadu aplikací v ručních i automatických zařízeních, a to zejména v automobilovém průmyslu. Jednou z nich je i kontrola úrovně „umělého" záběhu nebo identifikace různých povrchových defektů, a to i s možností kvantifikace.
Na obr. 5 nahoře je měřicí místo automatu, kterým se stoprocentně kontrolují velmi přesné kroužky. Automat je integrován do linky a kontroluje povrch v několika řezech v taktu pod 4 sec. Kontrolovat je možné vnitřní i vnější povrchy. Výsledky měření jsou v dolní části obr. 5 - polární diagramy nahoře a Fourierova analýza dole.
Záver
Výše popsaná zařízení jsou ryze zakázková a jsou řešená v souladu s technickými požadavky a finančními možnostmi zákazníka. Vlastní konstrukci zařízení předcházejí podrobné modelové zkoušky a detailní projednávání všech souvisejících bodů. Tyto otázky mohou zájemci diskutovat i na MSV Nitra 2009.
Ing. Jan Kůr, Ing. Daniel Smutný, Ing. Petr Kracik
Aktuálne vydanie
Partnerské periodiká
Copyright © 2008 TechPark, o.z. | Všetky práva vyhradené | Realizácia: Webmax