Các biện pháp quét ánh sáng trắng chính xác Gears Fast

Trong khi các giai đoạn phát triển ban đầu của đo lường quang học của Klingelnberg tập trung vào các ứng dụng được sử dụng chủ yếu trong phòng thí nghiệm, thì giải pháp hiện có sẵn được định hướng một cách có hệ thống đối với ứng dụng hàng loạt của phép đo bánh răng hình trụ. Ưu điểm chính ở đây là hiệu quả cao hơn thông qua việc giảm thời gian đo tới 40 phần trăm.

Đo thiết bị quang học: Cấp độ tiếp theo 

Klingelnberg đã nâng cao hệ thống đo lường quang học và đã giới thiệu công nghệ cảm biến ánh sáng trắng mới phù hợp lý tưởng với các phép đo trong phạm vi dưới micromet. Điều này sẽ cho phép thay thế phép đo cao độ xúc giác bằng phép đo quang học, giảm đáng kể thời gian đo trong các ứng dụng đo nối tiếp.

Tiểu sử

Klingelnberg lần đầu tiên trình bày giai đoạn phát triển ban đầu của giải pháp lai của họ với đo lường quang học tại triển lãm EMO Hannover vào năm 2017. Ứng dụng vào thời điểm đó tập trung vào số hóa các bộ phận bánh răng đối xứng dọc trục. Do đó, các bộ phận như bánh răng côn và bánh răng trụ cũng như các dạng hình học khác có thể được đo bằng mật độ điểm cực cao (số hóa), sau đó là quá trình xử lý bổ sung. Quá trình xử lý bổ sung này cực kỳ linh hoạt. Ngoài việc mô tả đơn giản các kết quả dưới dạng mô hình 3D, có thể thực hiện so sánh với hình học mục tiêu CAD hoặc có thể tiến hành đánh giá hình học bằng cách tạo các chế độ xem mặt cắt. Ví dụ, ứng dụng này được sử dụng cho kỹ thuật đảo ngược.

Markus Finkeldey, giám đốc dự án Đo lường Quang học tại Klingelnberg giải thích : “Trong ba năm qua, chúng tôi đã nâng cao đáng kể hệ thống Đo lường Quang học Klingelnberg của mình. “Đặc biệt là về hệ thống cảm biến, thu thập dữ liệu được đo và xử lý thêm, đã có những tiến bộ đáng kể.”

Độ chính xác cao trong phạm vi Sub-Micromet

Trong giai đoạn phát triển đầu tiên, một cảm biến tam giác laser có độ chính xác cao đã được sử dụng. Công nghệ cảm biến này rất phù hợp với ứng dụng số hóa được mô tả ở trên. Tuy nhiên, các giới hạn vật lý trong phép đo tam giác laser hạn chế việc sử dụng nó cho các phép đo trong phạm vi dưới micromet trên các bộ phận của bánh răng. Peter Mancasola lưu ý : “ Bởi vì phép đo bánh răng xúc giác trên các trung tâm đo lường chính xác trong những năm qua đã đạt được mức độ trưởng thành cực kỳ cao và do đó cũng có độ chính xác đo ấn tượng, kỳ vọng của khách hàng đối với phép đo quang học trên máy đo Klingelnberg cũng cao tương ứng,” Peter Mancasola lưu ý, kỹ sư ứng dụng tại Klingelnberg. “Một hạn chế về độ chính xác được chấp nhận cho số hóa sẽ không được chấp nhận cho các nhiệm vụ đo lường khác.”

Hệ thống đo ánh sáng trắng mới

Vì lý do này, Klingelnberg đã tập trung nỗ lực vào toàn bộ chuỗi tín hiệu trong đo lường quang học và đã hợp tác với các đối tác phát triển khác để phát triển hệ thống đo lường ánh sáng trắng được thiết kế riêng cho các yêu cầu đo lường bánh răng. Trong hệ thống này, các phần tử hoạt động, mang dòng điện, chẳng hạn như nguồn sáng công suất cao, thiết bị điện tử và xử lý tín hiệu, được bố trí tách biệt với cảm biến trong tủ điều khiển. Ưu điểm khác biệt của điều này là nó ngăn các hiệu ứng nhiệt xảy ra trên chính cảm biến cũng như ở khu vực xung quanh cảm biến – chẳng hạn như trên đầu dò 3D.

So với cảm biến laser, cảm biến này có thiết kế nhỏ gọn, thuận lợi hơn đáng kể. Ngoài ra, trái ngược với cảm biến laser, cảm biến này hoạt động như nhau theo mọi hướng do ánh sáng đồng trục hướng tới bề mặt linh kiện và ngược lại. Khẩu độ ống kính lớn cho phép đo với các bề mặt có độ nghiêng cao, đây là điều không thể tránh khỏi trên các bánh răng. Nhờ độ phân giải cao của hệ thống, giờ đây các phép đo trong phạm vi dưới micromet được đảm bảo.

Giảm thời gian đo trong phép đo nối tiếp

Số hóa toàn bộ thành phần là một ứng dụng lý tưởng cho phép đo quang học. Tuy nhiên, đối với phép đo nối tiếp các bánh răng chạy trên mặt đất có độ chính xác cao, không cần thiết phải đo toàn bộ hình dạng thành phần với mật độ điểm cao. Thay vào đó, trọng tâm là độ chính xác đo cao ở cấp độ đo xúc giác đồng thời giảm thời gian đo. Vì lý do này, Klingelnberg đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này với giai đoạn phát triển mới nhất của mình trong đo lường quang học.

Trong phép đo nối tiếp bánh răng trụ, biên dạng và độ dẫn thường được đo trên ba hoặc bốn răng và phép đo bước răng được thực hiện trên tất cả các răng. Phép đo cao độ xúc giác này nhất thiết liên quan đến việc đưa bút cảm ứng vào từng khoảng trống của răng. Ngược lại, với phép đo quang học, không có gì được đưa vào khoảng trống của răng. Theo đó, phép đo cao độ mang lại tiềm năng lớn nhất để giảm thời gian đo. Thông qua phép đo quang học của bước bằng cách sử dụng một vòng quay liên tục, không bị gián đoạn của bộ phận, lợi thế về thời gian đo tăng lên với số lượng lớn răng lên tới 80 phần trăm. Không cần thiết phải quét một khu vực rộng lớn của bánh răng với nhiều vòng quay.

Phép đo cao độ quang học này được kết hợp với phép đo xúc giác của biên dạng và dây dẫn. Nhìn chung, tổng thời gian đo giảm tới 40 phần trăm. Vì vậy, trong trường hợp có tỷ lệ sử dụng máy đo cao, chi phí cho tùy chọn đo lường quang học sẽ nhanh chóng được phục hồi.

Kết quả đo có độ chính xác cao

Tuy nhiên, thời gian đo giảm không phải là yếu tố quan trọng duy nhất. Điều quan trọng không kém là độ chính xác cao có thể đạt được của các kết quả đo, ngay cả trong trường hợp các bánh răng cực kỳ phức tạp với bề mặt nền và các góc biên dạng dốc. Đây là kết quả của quá trình tối ưu hóa chuyên sâu công nghệ cảm biến, thuật toán phân tích và chiến lược đo lường.

Sự khác biệt duy nhất trong hoạt động là phép đo bước răng quang học phải được chọn trong cùng một phần mềm đo bánh răng trụ mà khách hàng đã quen thuộc. Chu kỳ đo được tự động sửa đổi cho phù hợp và phép đo cao độ được thực hiện bằng cảm biến quang học. Việc chuyển đổi giữa hệ thống thăm dò 3D NANOSCAN xúc giác và cảm biến HISPEED OPTOSCAN quang học có thể thu vào diễn ra tự động trong khoảng 1,5 giây kết hợp với toàn bộ quá trình đo.

Trong một loạt các phân tích nội bộ, Klingelnberg đã đánh giá một phổ thành phần điển hình của các bánh răng trụ từ khu vực hộp số ô tô chở khách, tính di động điện và đồng hồ đo. Trong một loạt các dạng hình học của bánh răng với các đặc tính phản xạ và hấp thụ khác nhau, cũng như các chất lượng bánh răng khác nhau, đã đạt được độ chính xác tương đương với phép đo xúc giác. Hệ thống này có thể được sử dụng ngay cả đối với các bánh răng có bề mặt cực mịn và độ nhám Rz = 1 µm.

Holger Haybach, Trưởng phòng Kỹ thuật ứng dụng tại Klingelnberg cho biết: “Để xác định chắc chắn liệu một bộ phận có phù hợp với phép đo quang học hay không và liệu có thể đạt được lợi thế về thời gian đo tương ứng hay không, chúng tôi cung cấp cho khách hàng các phép đo thử nghiệm và trình diễn tại cơ sở của chúng tôi” .

Càng nhiều càng tốt

Xét về lợi thế đo thời gian có thể đạt được, có một điều đúng: Càng có nhiều răng thì lợi thế càng lớn. Tuy nhiên, ngay cả một bộ phận có 29 răng cũng được hưởng lợi từ lợi thế về thời gian đáng kể, như các ví dụ trong bảng bên phải cho thấy.

Các giai đoạn phát triển tiếp theo

Hệ thống cung cấp tiềm năng lớn cho các ứng dụng tiếp theo. Đặc biệt, đối với các nhiệm vụ đo lường bao gồm các thao tác xúc giác liên quan đến các thao tác chạm riêng lẻ tốn thời gian và các kiểu chuyển động phức tạp, phép đo quang học có thể giảm thời gian đo lường. Nhưng phép đo quang học cũng lý tưởng cho các chuỗi quét nhanh trên hình học phức tạp.

Tiến sĩ Christof Gorgels, Giám đốc Trung tâm đo lường độ chính xác của dòng sản phẩm tại Klingelnberg, đưa ra một triển vọng: “Để phát triển hơn nữa hệ thống, chúng tôi đã có một số ý tưởng, bao gồm phép đo chân răng và đầu răng, vị trí trục, độ tròn và các hình thức khác
nhiệm vụ đo lường. Và chúng tôi muốn sử dụng phản hồi của khách hàng để thiết lập các ưu tiên. Đó là lý do tại sao chúng tôi rất vui mừng trước sự quan tâm sâu sắc đến Klingelnberg Quang học Đo lường và kết quả là các cuộc trò chuyện với người dùng mà chúng tôi đã có được.”

Để biết thêm thông tin: www.klingelnberg.com