レーザプロファイルスキャナ

レーザプロファイルスキャナの仕組み

レーザプロファイルスキャナは光学三角測距の原理で動作します。レーザが対象表面に細いラインを投影し、検出器が既知の観察角度からそのラインの変形を記録します。専用アルゴリズムが、この光学情報を正確な幾何座標に変換します。

対象物が移動する場合、またはスキャナ自体が測定エリアを横断して移動する場合、個々のプロファイルは製品の完全なデジタルモデルへ統合されます。

用途に応じて、同じ技術を次のように機能させることができます。

• 断面測定用の2Dレーザプロファイルスキャナ;
• 完全な表面再構成用の3Dレーザプロファイルスキャナ;
• CNC装置に統合されるプロファイルセンサ;
• 自動製造用のロボットビジョンシステム。

RiftekスキャナはRED、BLUE、IRのレーザ光源で提供され、さまざまな材料や表面条件に合わせてシステムを最適化できます。

レーザプロファイルスキャナで何を測定できますか？

レーザプロファイルスキャナという用語は、システムが幾何学的な輪郭のみを測定するという印象を与えがちです。実際には、測定されたプロファイルは、より広範な寸法解析の出発点にすぎません。

最新の2Dレーザプロファイルスキャナは、取得した断面をリアルタイムで評価可能なエンジニアリングパラメータの集合に変換します。ソフトウェア設定とセンサ配置に応じて、同じシステムで直径、幅、高さ、エッジ位置、溝形状、隙間寸法、真円度、楕円度、テーパ、基準CAD形状からの偏差を測定できます。

より複雑な用途では、複数のスキャナをマルチセンサ測定システムとして同時に動作させることができます。異なる視野角からのプロファイルデータを単一の座標モデルに統合することで、従来の測定器や接触プローブでは評価できない複雑形状を検査できます。

このアプローチは、すべての部品を生産を中断せずに検査する必要がある自動製造で特に有効です。加工後に単一の寸法を確認する代わりに、メーカーは製品形状の完全なデジタル表現を取得し、プロセスドリフト、工具摩耗、装置の位置ずれを即座に検出できます。

CNCおよびロボットシステム向けレーザプロファイルスキャナ

現代の製造では、測定データが加工パラメータに直接影響する閉ループプロセス制御への依存がますます高まっています。

Riftekは、次の用途向けにレーザプロファイルスキャンソリューションを開発しています。

• CNCマシニングセンタ;
• ロボット溶接セル;
• 自動生産ライン;
• レーザシームトラッキングシステム;
• 工具位置決め・検証;
• インライン検査ステーション;
• デジタル製造およびIndustry 4.0環境。

CNC機械内部に設置された2Dプロファイルスキャナは、加工工程間で寸法を検証し、偏差を検出し、測定データをコントローラへ直接送信して自動補正を行うことができます。 ロボット溶接用途では、RF627Smart-Weldシステムが溶接部追跡と溶接ビードプロファイル検査を行い、手動調整を削減しながら安定した溶接品質の維持に貢献します。

2Dおよび3Dレーザプロファイルスキャン

2Dレーザプロファイルスキャナと3Dレーザプロファイルスキャナの違いは、単に次元数の問題ではなく、解決すべき製造課題の違いです。

2Dスキャナは、1回の測定サイクルで完全な断面を取得します。多くの産業プロセスでは、重要寸法がプロファイル自体によって定義されるため、これで十分です。インライン直径制御、エッジ位置決め、押出監視、溶接部追跡、ロボットガイダンスシステムはいずれも、完全な3D再構成ではなく高速プロファイル取得に依存しています。

Riftekの2Dレーザスキャナは、10 mm～1010 mmの測定範囲、最大0.01% F.S.の直線性、毎秒21,500プロファイルに達するサンプリングレートを提供します。このような性能により、測定精度を犠牲にすることなく高速移動する製品を監視できます。

3Dレーザプロファイルスキャナは、数千の個別プロファイルを組み合わせて完全な表面モデルを作成することで、この原理を拡張します。これにより、単一断面では記述できない形状偏差、摩耗パターン、複雑な自由曲面形状を評価できます。

Riftekは、大径パイプ、鍛造車軸、鋼帯リム、大型内面の検査など、要求の厳しい産業タスクに3Dレーザスキャン技術を適用しています。これらの用途では、完全なデジタルモデルが従来の点測定よりも大幅に多くの情報を提供し、CADデータとの直接比較をサポートします。

レールプロファイルスキャン

鉄道インフラでは、安全性を確保し保守コストを削減するために、軌道および車輪形状の継続的な監視が必要です。

Riftekは、レールプロファイルスキャンおよび鉄道測定用途向けの専用システムを開発しています。これには以下が含まれます。

• レールプロファイル測定器;
• 鉄道車輪プロファイル測定器;
• リアルタイム3D車輪形状測定システム;
• 自動輪軸制御システム;
• 給電レール位置の動的制御用レーザシステム。

これらのソリューションにより、レール摩耗、車輪プロファイル、重要な鉄道形状パラメータを高精度に測定できます。

産業オートメーションへの統合

プロファイルスキャナの価値は、測定精度だけでなく、製造プロセスの一部となる能力によっても決まります。

現代の生産環境では、寸法情報を使用して加工または生産パラメータを自動調整するクローズドループ制御への依存が高まっています。CNC機械、ロボットセル、または生産ラインに設置されたレーザプロファイルスキャナは、受動的な検査装置ではなく、能動的なプロセスセンサとなります。

測定結果は、標準産業インターフェースを通じてPLC、CNCコントローラ、SCADAプラットフォーム、製造実行システムへ送信できます。このデータに基づいて、生産システムはオペレータの介入なしに工具摩耗を補正し、機械設定を調整し、製品寸法を検証し、品質文書を生成できます。

このアプローチは、わずかな寸法偏差でも長時間の生産で蓄積する可能性があるCNCマシニングセンタやロボット製造システムにおいて特に重要です。リアルタイムのプロファイル測定により、メーカーはこれらの傾向を早期に検出し、スクラップと計画外停止時間を削減しながら安定した製品品質を維持できます。

業界と用途

プロファイル測定は基本的な計測タスクであるため、レーザプロファイルスキャナは幅広い業界で使用されています。

金属加工およびCNC加工では、加工面、軸、精密部品の形状を検証します。ロボット溶接システムでは、プロファイルスキャナが溶接ヘッドをガイドし、完成した溶接ビードを検査します。パイプ、チューブ、押出製品のメーカーは、インラインプロファイル測定を使用して、生産中に直径と製品形状を継続的に制御します。

鉄道工学も重要な用途分野の一つです。レールプロファイルスキャン、車輪プロファイル検査、リアルタイム輪軸形状測定用の専用システムは、保守チームが摩耗を監視し、鉄道規格への適合を維持するのに役立ちます。

同じ技術は、航空宇宙、自動車製造、重機、鉄鋼生産、ケーブル・ワイヤ製造、および厳しい産業条件下で信頼性の高い非接触測定が求められる自動品質管理システムにも適用されています。

多くのメーカーにとって、プロファイルスキャナはもはや単独の測定器ではなく、デジタル生産環境の不可欠な構成要素であり、自動化、予知保全、Industry 4.0ワークフローに必要な形状データを提供します。

Riftekレーザプロファイルスキャナを選ぶ理由

Riftekは、個別のレーザセンサと完全なターンキー測定システムの両方を設計・製造しています。このアプローチにより、標準ハードウェアを非標準用途に無理に適用するのではなく、各ソリューションを特定の生産プロセスに合わせて構成できます。

オプトエレクトロニクス計測機器における30年以上の経験と、70か国以上へのシステム供給実績を持つRiftekは、より高い測定精度、自動品質管理、CNC機械、ロボットステーション、最新生産ラインとの信頼性の高い統合を求めるメーカーに、産業用レーザプロファイルスキャンソリューションを提供します。

コンパクトな2Dレーザプロファイルスキャナ、高速インラインプロファイルスキャナ、完全な3Dレーザプロファイルスキャナ、または専用レールプロファイルスキャンシステムのいずれのタスクであっても、Riftekは連続的な産業運用と長期的な測定安定性を目的として設計された技術を提供します。