Журнал НИТ №1 (10) (Январь 2017)

 

Embed or link this publication

Description

ЗАО НПФ "УРАН"

Popular Pages


p. 1

Дорогие Друзья! Мы рады представить вам первый номер 2017 года. В нём, как всегда вы найдете много полезной информации об измерительных приборах, методах измерений и истории микроскопов. Также в номере приглашение на наш весенний семинар и выставки «Экспо Контроль -2017» и «Фотоника. Мир лазеров и оптики - 2017». Еще раз поздравляем вас с наступившим Новым Годом и желаем много-много здоровья и успехов! С новогодним приветом Главный редактор журнала НИТ, коммерческий директор ЗАО НПФ «Уран» Лоскутов А.А. В этом номере вы найдете: WERTH – корректировка сферы щупа …………………………………………..……....…..……...2 Измерение резьбовых калибр-колец на длинномерах ULM E ф. Mahr ………………....…..….…7 Новинки компании Trioptics для контроля геометрических оптических параметров одиночных линз на производстве…….…………...…………………………………………………..12 Индикаторы часового типа против цифровых индикаторов, 30 лет спустя.…..….……………..…16 Микроскопы (статья от Всезнайки) …………….……………………..…………….…………...19 Приглашение на 12-ю международную специализированную выставку «Фотоника. Мир лазеров и оптики -2017» …………………………………………………………………..……22 Приглашение на 9-ю специализированную выставку «Экспо Контроль - 2017» ……………23 Приглашение на семинар «Новейшие измерительные технологии» …………………..………24 ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 1 из 24

[close]

p. 2

WERTH – КОРРЕКТИРОВКА СФЕРЫ ЩУПА. Принцип действия всех контактных датчиков основывается на механическом касании измеряемого объекта. Таким образом генерируется сигнал, передаваемый далее к соответствующим контроллерам для последующей обработки. Различают два типа датчиков: триггерные (пример ТР200) и сканирующие (SP25). При работе контактными датчиками на погрешность измерения оказывает влияние как геометрия (форма и размер) сферы щупа, так и положение в пространстве и форма самого контролируемого элемента. На рисунке ниже показано, что без математической корректировки известных координат центра сферы не возможно определить положение точки касания контактного датчика при сканировании. повышение количества измеряемых точек на контролируемом объекте так же положительно сказывается на результате измерения. Результирующая ошибка зависит и от диаметра измерительной сферы: чем меньше сфера, тем меньше погрешность. Сферы большого диаметра могут таким образом очень сильно усреднять мелкие элементы. Такая механическая фильтрация может как положительно сказываться на результате измерения, так вести к его значительному искажению. Количество точек измерения также оказывает влияние на результат. В реальных измерительных задачах лучше измерять большее количество точек. Что при условии использования триггерных датчиков ведет к увеличению времени измерения. Триггерные датчики. В простейшем случае в своей конструкции триггерный датчик имеет три опорные точки. При касании сферой измеряемого объекта, датчиком создается триггерный сигнал и поступает команда на считывание координат с отсчетных шкал машины. Координата точки касания рассчитывается по центру сферы. Влияние формы щупа на результат измерения при измерении произвольных 3D форм. Хорошая калибровка является одной из основных составляющих проведения точной корректировки сферы щупа. Кроме этого c ) rr F/ КSоSнtFFs=сx1cmaтmihgx22aliрnanxуlкsAцtmnFиgwnяiteaтb) риLггa2)ерFFнFFо∙∙mm=rrг//iaоn2Lx=SдLаScтhStчaesиcxalriкthgplаanu.ln kt - richtungsu nabhängig ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 2 из 24

[close]

p. 3

В таком типе датчика опорные элементы работают как переключатель. Недостатком такой конструкции является то, что измерительное усилие сильно зависит от направления касания, что ведет к различной степени отклонения щупа и тем самым погрешности касания, которую очень сложно корректировать. Более высококлассные щупы имеют в своей конструкции дополнительные пьезоэлементы, которые служат для преобразования механического сигнала в электрический. С помощью их можно добиться такого измерения, которое не будет зависеть от направления касания. Общим недостатком всех триггерных датчиков является то, что для создания сигнала сферу необходимо соприкоснуть с измеряемой деталью и, в заключении, обязательно вывести из контакта. Тем самым значительно увеличивается время измерения. Конструкция сканирующего датчика. Сканирующие датчики. Сканирующие датчики обладают своим собственным измерительным диапазоном по всем трем координатам. При соприкосновении сферы с объектом в любом направлении, величина этого отклонения может быть определена считыванием соответствующих величин внутри датчика. Координаты точки определяются посредством наложения координат осей машины и координат датчика (по аналогии измерения в картинке у оптического датчика). При этом учитывается и корректировка по соответствующему вектору отклонения щупа. Триггерный датчик (слева), сканирующий датчик (справа). М – измерительный диапазон. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 3 из 24

[close]

p. 4

Почему важно проводить корректировку Какие существуют методы проведения сферы щупа? корректировки? 1. Известная геометрия детали: 1.1 Простейший геометрический элемент: точка, прямая, окружность и т.д. полученный путем измерения n-го количества точек, либо скан. контур; 1.2 CAD-модель. 2. Метод двух контуров; 3. Метод одного контура; Точка касания неизвестна, поскольку зависит от положения измеряемой поверхности. 4. По вектору отклонения; 5. По вектору касания. Красным треугольником схематически показана относительная погрешность каждого метода, из которой видно, что наименьшую погрешность вносит первый метод, т.е. при работе с CAD моделью, либо при измерении простых геометрических элементов. Идеальный случай касания по нормали! При измерении таких элементов как прямая, плоскость, окружность и т.д. корректировка на сферу происходит автоматически по вектору касания и корректируется с учетом положения геометрического элемента, при поточечном измерении и, в случае сканирования, может быть активирован в настройках. На рисунках выше видно, что далеко не всегда можно корректно определить точку касания сферы, что влечет за собой погрешность измерения. Отсюда возникает совершенно логичная и обоснованная необходимость в проведении некого пересчета, поправки на сферу. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 4 из 24

[close]

p. 5

- для измерения скан контура из n-точек: распределение точек в соответствующем меню программы. Метод двух контуров. Для реализации данного метода необходимо провести сканирование двух контуров, расположенных максимально близко друг к другу. Метод применяется при измерении произвольных 3D форм без CAD модели. При работе с CAD моделью корректировка на сферу происходит автоматически по вектору касания с учетом положения вектора нормали соответствующего геометрического элемента CAD модели. Для реализации данного метода проводим сканирование двух контуров, с выбором соответствующих настроек в меню, и далее рассчитывается конечный контур, с учетом корректировки на сферу щупа. Условия работы с CAD – моделью: - загрузить модель; - для измерения единичной точки: двойной клик в необходимом месте на модели в 3D окне программы; Меню вызова стратегии корректировки сферы щупа по вспомогательному контуру. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 5 из 24

[close]

p. 6

Корректировка осуществляется пошагово с построением плоскости и определением ее нормального вектора. Метод одного контура. Корректировка основного контура таким образом осуществляется подточено. Метод также основывается на сканировании контура. Центры сфер образуют точечное множество, которое расположено с одной стороны измеренной поверхности. Точки, где касания не произошло, исключаются из расчета, по оставшимся точкам проводится расчет, основывающийся на точках пересечения окружностей. Окружность, для которой рассчитывается корректировка, образует две точки пересечения с предшествующей окружностью и с последующей. Соединив две точки пересечения, получаем прямую. Корректировочный вектор рассчитывается перпендикулярно к этой соединительной линии. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 6 из 24

[close]

p. 7

. Недостатком данного метода является некорректное измерение при неоднородной плотности точек и повышенная склонность к ошибкам при измерении не сплошных контуров. Пример неоднородного контура По вектору касания (для триггерных датчиков) Поскольку триггерные датчики не имеют своего измерительного диапазона, то корректировки при измерении произвольной геометрии не происходит. Пример не сплошного контура. По вектору отклонения (для сканирующих датчиков). Исходные данные для данного вектора – это направление касания, которое пересчитывается с учетом вектора отклонения щупа, который в свою очередь зависит от силы трения ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 7 из 24

[close]

p. 8

ИЗМЕРЕНИЕ РЕЗЬБОВЫХ КАЛИБР-КОЛЕЦ НА ДЛИНОМЕРАХ ULM E КОМПАНИИ MAHR Подробно о возможностях длиномеров ULM E было написано в нашем журнал НИТ №7. Сейчас же мы хотели бы обратить внимание на саму процедуру измерения, в частности на измерение мелких и средних резьбовых колец. Эта задача на многих предприятиях является наиболее проблематичной и легко решается на данном приборе с максимально простым алгоритмом измерения. Длиномеры позволяют измерять резьбовые кольца от 2,6 мм и до 1320 мм! Можно использовать измерительные дуги с различной глубиной вставки (до 100 мм) и под различную толщину стенок колец (до 150 мм). Для самых точных измерений используется индуктивный датчик с набором Т-образных щупов. Измерительные дуги и индуктивный датчик Стандартный набор включает 12 щупов с диаметром шариков от Ø 0,455 мм до 4 мм, дополнительно можно приобрести Т-образные щупы: Ø 0,22 мм (под шаг 0,35); Ø 0,29 мм (под шаг 0,45 – 0,5); Ø 0,345 мм (под шаг 0,6). ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 8 из 24

[close]

p. 9

Далее необходимо откалибровать щуп (расстояние между шариками Т-образного щупа). Для этого используется гладкое установочное кольцо, которое устанавливается на измерительном столе. Опция «цилиндрическая резьба» позволяет измерять наружную резьбу методом «трех проволочек», внутреннюю резьбу с помощью индуктивного датчика или измерительных дуг. Выбираем измерение индуктивным датчиком. Для установки небольших деталей на необходимую высоту по оси Z (ось стола) могут быть использованы специальные блоки (параллели). Деталь должна быть обязательно закреплена двумя зажимами. Далее, в диалоговом окне нужно указать данные о измеряемом калибр-кольце: - стандарт, по которому будут рассчитаны допуска; - тип измеряемого калибра; - точное обозначение калибра (например: M 16х2-4g); - система автоматически выберет наиболее подходящий Т-образный щуп под каждое резьбовое кольцо; За счет иконок и автоматизированных функций, процесс калибровки, как и сами измерения, интуитивно понятен. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 9 из 24

[close]

p. 10

В меню задается размер калибровочного кольца и далее производится процесс выравнивания кольца по максимальному диаметру. Сначала находится Minimum справа, потом Maximum слева. Измерение справа Измерение слева Отъехать от края Процесс выравнивания максимально упрощен благодаря помощнику, который визуально и в числовом виде помогает легко найти точки экстремума и обеспечить наивысшую точность выравнивания. Весь процесс измерения практически полностью повторяет процесс калибровки, но есть небольшие отличия: 1. Нужно измерять между двумя витками; По окончании выравнивания подтвердить калибровочный размер нажатием кнопки ОК. Статус «Калибровка» становится зеленым, что означает окончание калибровки. 2. Нужно произвести 3 измерения: (а) справа (б) слева, но на полшага резьбы вниз (в) снова справа, но на полшага резьбы вниз) Схоже с методом «трёх проволочек» только внутри. Теперь можно приступить к измерению резьбового кольца, для этого необходимо снять гладкое кольцо и установить резьбовое. Измерение справа (а) Измерение слева (б) Измерение справа (в) За счет полуавтоматизации, на длиномерах ULM E время измерения значительно сократилось, а сам процесс стал намного проще. Теперь многие функции выведены на специальный пульт управления, ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 10 из 24

[close]

p. 11

что обеспечивает минимальную необходимость использовать ПК. итоговое значение, результат, с коррекцией погрешности на диаметры шариков. При нажатии на кнопку «Протокол», на экран ПК выводится подробный протокол измерения, с указанием всей необходимой информацией. Протокол имеет функцию редактирования и может быть настроен по требованию заказчика. На пульте реализованы следующие функции: - кнопка подтверждения/отмены - вызов помощника выравнивания - вызов протокола - обнуление значений осей X и Z - выбор скорости движения оси Z (три положения) - программируемые клавиши Программируемая клавиша Р1 поднимает измерительный стол на пол шага резьбы, а клавиша Р2 – опускает. Величина шага вводится оператором в начале измерения (например: M 16х2-4g), после чего система автоматически программирует клавишу Р1 на +1 мм, а клавишу Р2 на -1 мм. В результате выдается решение, в соответствии с допусками выбранного стандарта о том, годен калибр или нет. Выводится значение среднего диаметра кольца с учетом используемых шариков и По окончании измерения в данном положении, можно повернуть калибр на необходимый градус (задается в настройках измерения) и произвести повторное измерение. И так необходимое количество раз. Так же можно повторить измерение в других витках резьбы. И все эти измерения будут отображаться в протоколе последовательно. Весь процесс измерения очень прост и занимает не более 3 - 4 минут вместе с калибровкой по гладкому кольцу. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 11 из 24

[close]

p. 12

НОВИНКИ КОМПАНИИ TRIOPTICS ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОДИНОЧНЫХ ЛИНЗ НА ПРОИЗВОДСТВЕ Сферометры SpheroTronic. Проверенные временем технологии в новом исполнении Сферометры Trioptics были одними из первых приборов, разработанных компанией Trioptics после ее основания в 1991 году. С тех пор по всему миру было успешно внедрено более 200 приборов это серии. Они хорошо зарекомендовали себя как средство оперативного контроля радиуса кривизны линз как в условиях измерительной лаборатории, так и непосредственно на производстве рядом с обрабатывающими станками. Принцип измерения сферометров Trioptics хорошо знаком в оптической промышленности и отличается надежностью и простотой. Он заключается в измерении величины стрелки прогиба (размер «S» на рис. 2) при установке линзы на кольцо с металлическими или рубиновыми шариками. Высокая точность позиционирования шариков на кольце (±0,5 мкм), малое отклонение от сферичности шариков (± 0,1 мкм), малая погрешность отсчета линейного энкодера ±0,05мкм – все это позволяет измерять радиус кривизны с погрешностью до ±0,005%. Рис. 1 Сферометр серии Ultra SpheroTronic (модель до 2016 года). К достоинствам сферометра относятся простота и высокая скорость измерений, возможность измерения линз с большими радиусами (что затруднено или невозможно на интерферометре или автоколлимационными методами), а также возможность измерений деталей перед окончательной обработкой (перед шлифованием). Рис. 2 Принцип действия сферометра – измерение величины стрелки прогиба. При вычислении радиуса также учитывается диаметр кольца и диаметр шарика. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 12 из 24

[close]

p. 13

В 2016 году компания Trioptics представила обновленное исполнение автоматизированных сферометров серии SpheroTronic, сохранив точностные характеристики и функционал прибора в новой оболочке. Помимо нового исполнения аппаратной части инженеры Trioptics обновленное программное представили обеспечение SpheroPro. Рис. 3 Новое исполнение (после 2017 г.) сферометра серии SpheroTronic. Все компоненты прибора – блок обработки значений энкодера, пульт управления датчиком – собраны в одном корпусе, что значительно экономит рабочее место и упрощает подключение прибора. Рис.4 Сферометр серии SpheroTronic на производстве. Программа снабжена интуитивнопонятным интерфейсом, не требующим длительного обучения для ее освоения, и адаптировано под сенсорные экраны. Таким образом, для работы в программе клавиатура и мышь больше не требуются, что уменьшает необходимое для установки прибора место. Обновленное ПО поддерживает все необходимые для измерения функции, уже знакомые пользователям по сферометрам предыдущего поколения. Программа автоматически распознает выпуклые и вогнутые поверхности, отображает среднее значение вогнутого или выпуклого радиуса, вычисляет СКО, а также отображает отклонение измеренного радиуса от номинального в интерференционных кольцах. Также новое программное обеспечение переведено на русский язык. Сферометр серии SpheroTronic можно будет увидеть в работе на стенде ЗАО «НПФ «Уран», на выставке «Фотоника». Более подробную информацию Вы найдете на стр. 21(журнала. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 13 из 24

[close]

p. 14

Измерение толщины линзы с помощью приборов серии OptiSurf. Отклонение толщины линз от номинального значения приводит к появлению сферической аберрации, влияет на величину фокусного расстояния, что, безусловно, критично для большинства оптических систем различного назначения. Поэтому измерение толщины линз – задача, с которой сталкиваются специалисты оптического производства при изготовлении линз и сборке объективов практически каждый день. Для оперативного бесконтактного контроля толщины одиночных линз с погрешностью до 0,5 мкм компания Trioptics представила в 2016 году специальную серию приборов, получивших название OptiSurf LTM. Эти приборы представляют собой компактное исполнение приборов серии OptiSurf (рис. 5), которые используются для контроля толщины линз и воздушных зазоров в объективах. В основе обоих приборов - сканирующий низкокогерентный интерферометр, позволяющий с высокой точностью определить положение границ "стекло- воздух" или "воздух-стекло" при сканировании объективов. Более подробно принцип действия прибора показан на рисунке 6: при сканировании каждая оптическая поверхность отражает часть падающего на нее от источника света. Интерференционная картина (пики на диаграмме) возникают при равенстве оптических путей в рабочем и опорном плечах интерферометра. На основе анализа положения пиков определяется положение каждой границы «материал-воздух». Рис. 5. Приборы серии OptiSurf. Рис. 6. Принцип действия приборов серий OptiSurf и OptiSurf LTM. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 14 из 24

[close]

p. 15

К преимуществам этой технологии относятся: высокая точность измерения (до 0,15 мкм в зависимости от модели прибора), высокая скорость сканирования (ок. 11 секунд на 100 мм оптического пути), большой диапазон сканирования (до 800 мм). На рисунке 7 показан общий вид прибора OptiSurf LTM. Прибор имеет компактное исполнение, оснащен трехточечным самоцентрирующимся держателем для крепления измеряемых линз диаметром до 100 мм и ПК с сенсорным дисплеем. Диапазон сканирования (диапазон толщин измеряемых линз) – от 0,2 до 150 мм. Рис. 8. Трехточечный самоцентрирующийся держатель для линз различного диаметра. Программное обеспечение позволяет быстро настроить положение линзы перед измерением (установить ее строго по центру относительно измерительного датчика), автоматически совмещает полученную в результате сканирования картину пиков и номинальную оптическую схему, поддерживает ввод допусков и статистическую обработку результатов измерений. Рис. 7 Прибор OptiSurf LTM на производстве. Прибор установлен на пассивных виброизоляционных опорах. Габариты прибора – 504 x 504x 390 мм. Таким образом, станции OptiSurf LTM превосходно адаптированы к оперативному контролю толщины линз в цеховых условиях. Рис. 9 Программное обеспечение OptiSurf. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 15 из 24

[close]

Comments

no comments yet