Laserowe i optyczne systemy pomiarowe do CNC

Gdzie pomiar wpisuje się w proces CNC

Pomiar laserowy i optyczny w środowiskach CNC dotyczy trzech odrębnych etapów procesu.

Pomiar przed procesem ustala punkt odniesienia: geometria przedmiotu obrabianego, położenie mocowania i parametry narzędzia są weryfikowane przed rozpoczęciem skrawania. Eliminuje to błędy ustawienia i zapewnia, że program obróbki jest realizowany w oparciu o dokładne dane odniesienia.

Pomiar w trakcie procesu monitoruje część podczas obróbki. Czujniki umieszczone w strefie roboczej rejestrują dane wymiarowe między operacjami, pozwalając sterownikowi kompensować odchyłki przed kolejnym przejściem. Jest to szczególnie cenne w operacjach wieloetapowych na złożonych elementach, gdzie kumulacja drobnych błędów w kolejnych ustawieniach jest znanym ryzykiem.

Pomiar po procesie przeprowadza końcową weryfikację wymiarową gotowej części, gdy pozostaje ona w mocowaniu. Przyjęcie lub odrzucenie części na maszynie — zanim trafi ona do współrzędnościowej maszyny pomiarowej lub kontroli ręcznej — skraca czas cyklu i umożliwia natychmiastowe działania korygujące w przypadku wykrycia odchyłki.

Technologie pomiaru

Systemy pomiarowe CNC firmy Riftek opierają się na technologiach triangulacji laserowej, skanowania laserowego 2D, skanowania laserowego 3D i mikrometrów optycznych, dobieranych i konfigurowanych zależnie od konkretnego zadania pomiarowego.

Laserowe czujniki triangulacyjne mierzą odległość punktową lub przemieszczenie z dużą dokładnością i szybką reakcją — w zakresie od 2 mm do 2,5 m, z błędem pomiaru sięgającym ±1 µm i częstotliwością próbkowania do 160 kHz. Montowane na wrzecionie, suporcie poprzecznym lub na stałym wsporniku wewnątrz obudowy maszyny, rejestrują bezkontaktowo położenie powierzchni, wysokość części, geometrię stopni i odchyłki profilu. Dostępne w wersjach z laserem niebieskim i podczerwonym, czujniki te dobrze nadają się do integracji w przestrzeni roboczej centrów obróbczych, szlifierek i centrów tokarskich.

Skanery laserowe 2D rejestrują pełne profile przekroju poprzecznego w jednym przejściu pomiarowym w zakresach od 10 mm do 1010 mm, z liniowością 0,01% F.S. i częstotliwością próbkowania do 16 000 profili na sekundę. Linia laserowa jest rzutowana na powierzchnię, a odbity profil rejestrowany przez detektor o wysokiej rozdzielczości, dostarczając kompletnych danych geometrycznych — średnicy, okrągłości, kształtu zarysu i cech powierzchni — jednocześnie w całej strefie pomiarowej. Dostępne są wersje z laserem niebieskim i podczerwonym w zależności od materiału powierzchni i wymagań dotyczących odbicia.

Systemy skanowania laserowego 3D rozszerzają profilometrię 2D do pełnego pomiaru objętościowego. Łącząc wiele rejestracji profili wzdłuż geometrii obiektu, rekonstruuje się kompletny model 3D powierzchni części. Umożliwia to wykrywanie odchyłek kształtu, defektów powierzchni i złożonych cech geometrycznych, których nie da się zarejestrować samym pomiarem punktowym ani liniowym. W kontekście CNC skanowanie 3D jest szczególnie skuteczne przy weryfikacji złożonych elementów obrabianych — wahaczy zawieszenia, wałów, części kutych i odlewanych — gdzie wymagane jest pełne porównanie powierzchni z nominałem CAD.

Bezprzewodowe czujniki pomiaru średnicy wewnętrznej zapewniają bezkontaktowy pomiar średnicy wewnętrznej bezpośrednio we wrzecionie maszyny, przesyłając dane bez fizycznego połączenia kablowego. Umożliwia to pomiar otworu w trakcie cyklu obróbki, z wynikami dostępnymi dla sterownika CNC w celu natychmiastowej kompensacji. System mierzy owalność średnicy wewnętrznej i wspiera korekcję w pętli zamkniętej operacji wytaczania i rozwiercania.

Bezwzględne czujniki położenia liniowego oferują alternatywne podejście do pomiaru przemieszczenia i położenia w strukturze maszyny, z zakresami od 3 do 55 mm i rozdzielczością sięgającą 0,1 µm. Ich bezwzględna zasada pomiaru eliminuje konieczność przejazdu referencyjnego po włączeniu zasilania, dzięki czemu są niezawodne w integracji z precyzyjnymi stołami pozycjonującymi i systemami ustawiania narzędzi.

Mikrometry optyczne — zarówno 1D, jak i 2D — mierzą średnicę zewnętrzną, szerokość, szczelinę i położenie krawędzi metodą projekcji cienia. Mikrometry optyczne 1D obejmują zakresy od 5 mm do 100 mm z błędem pomiaru ±0,3 µm i częstotliwością próbkowania do 10 000 Hz. Mikrometry optyczne 2D rozszerzają to do wsadowego pomiaru wymiarów w linii w zakresach od 8×10 mm do 60×80 mm, z dokładnością ±0,5 µm i czasem całkowania poniżej 15 µs. Dobrze nadają się do ciągłego bezkontaktowego pomiaru elementów obracających się lub w ruchu z prędkością produkcji.

Pomiar i weryfikacja narzędzi

Dokładny pomiar narzędzi jest warunkiem zachowania spójności wymiarowej w produkcji CNC. Długość narzędzia, średnica, bicie i stan krawędzi skrawającej bezpośrednio wpływają na geometrię obrabianej powierzchni. Ręczne ustawianie narzędzi wprowadza zmienność zależną od operatora i pochłania czas pracy maszyny.

Laserowe systemy pomiaru narzędzi automatyzują ten proces. Wiązka laserowa umieszczona w strefie roboczej maszyny zostaje przerwana przez obracające się narzędzie; sterownik oblicza długość i średnicę narzędzia na podstawie wzorca przerwania i automatycznie aktualizuje korektory. Eliminuje to ręczne wprowadzanie danych, skraca czas ustawiania i zapewnia, że zużycie lub złamanie narzędzia zostanie wykryte, zanim wpłynie na kolejną część.

Integracja ze sterownikami CNC

Systemy pomiarowe Riftek wspierają bezpośrednią integrację ze sterownikami CNC czołowych producentów. Dane są przesyłane za pośrednictwem standardowych interfejsów — cyfrowe I/O, RS-232/485, Ethernet oraz wyjścia analogowe — i mogą być wykorzystywane do aktualizacji korektorów narzędzi, wyzwalania kompensacji procesu lub sygnalizowania stanów przekroczenia tolerancji do oceny przez operatora.

Systemy są kompatybilne ze zautomatyzowanymi środowiskami produkcyjnymi i wspierają sterowanie procesem w pętli zamkniętej, w którym wyniki pomiarów sterują parametrami obróbki bez ingerencji ręcznej. Jest to szczególnie istotne w produkcji bezobsługowej oraz wielkoasortymentowej o małych seriach, gdzie spójność wymiarowa musi być utrzymana przy zmieniających się programach części i konfiguracjach narzędzi.

Wszystkie systemy są zaprojektowane do niezawodnej pracy wewnątrz obudów maszyn CNC: uszczelnione przed wnikaniem chłodziwa, odporne na wióry i drgania oraz stabilne w zakresie temperatur typowym dla produkcyjnych środowisk obróbczych.

Zastosowania i branże

Laserowe i optyczne systemy pomiarowe CNC firmy Riftek są stosowane w inżynierii precyzyjnej, produkcji komponentów motoryzacyjnych i lotniczych, produkcji wyrobów medycznych, narzędziarstwie form i tłoczników oraz ogólnej obróbce metali. Zadania pomiarowe obejmują kontrolę średnicy elementów wytaczanych i toczonych, weryfikację profilu powierzchni frezowanych, pomiar długości i bicia narzędzia, pomiar otworów wewnętrznych po wierceniu i rozwiercaniu, porównanie powierzchni 3D złożonych części obrabianych z geometrią nominalną oraz pomiar położenia powierzchni do weryfikacji mocowania i ustawienia części.

Rozwiązania pomiarowe CNC firmy Riftek

Riftek projektuje i produkuje systemy pomiarowe CNC we własnym zakresie, od pojedynczych elementów pomiarowych po kompletne zintegrowane rozwiązania z osprzętem montażowym, okablowaniem i oprogramowaniem interfejsu sterownika. Systemy można konfigurować do konkretnych typów maszyn, geometrii części i wymagań procesowych, ze wsparciem inżynierii aplikacyjnej dostępnym już na etapie specyfikacji.

Dzięki ponad 30-letniemu doświadczeniu w aparaturze optoelektronicznej i bazie instalacji w ponad 70 krajach, Riftek dostarcza technologię pomiarową zapewniającą spójną kontrolę wymiarową w całym procesie obróbki CNC. Skontaktuj się z naszymi inżynierami, aby określić właściwą konfigurację do Twojego zastosowania.