Журнал НИТ №7 (16) (Октябрь) 2017)

 

Embed or link this publication

Description

Журнал НИТ №7 (16) (Октябрь) 2017)

Popular Pages


p. 1

Дорогие Друзья! Мы рады представить вам наш очередной номер Журнала НИТ. В нём вы найдете много полезной информации об измерительных приборах, методах измерений и особенностях конструкции ручного измерительного инструмента. Рады вам сообщить, что мы всегда ждем вас в наш выставочный зал для проведения измерений на нашем демо оборудовании, более подробную информацию вы можете найти в разделе «Приглашение на демо измерения»! С наилучшими пожеланиями Главный редактор журнала НИТ, коммерческий директор ЗАО НПФ «Уран» Лоскутов А.А. В этом номере вы найдете: Обновленная линейка томографов Werth. Рентгеновские трубки. Детекторы……………….….....2 Измерение децентрировки одиночных линз различного типа на приборах серии OptiCentric фирмы Trioptics……………………………………………………………..………..…..7 Применение роботизированных систем с приборами NanoFocus……………………………....…..13 Осенние АКЦИИ……………………………………………………..….………………………..….....15 13 научных фактов (статья от Всезнайки)………......…………………………………………..…….17 День открытых дверей ЗАО НПФ «Уран»………………………………………………………....….20 Приглашение на демо-измерения…………..……….…...………………….…………….………...….22 Приглашение на выставку «Технофорум-2017»………………………………………………………23 ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 1 из 24

[close]

p. 2

Обновленная линейка томографов Werth. Рентгеновские трубки и детекторы. Представленный в 2005 году компанией Werth TomoScope® 200 был первой мультисенсорной машиной с датчиком комьютерной томографии, специально разработанной для использования в промышленности. В последующие годы линейка приборов была значительно расширена и модернизирована. В 2017 произошло переименование всей линейки томографов Werth и выпущена принципиально новая машина TomoScope XS (подробнее здесь). В настоящее время линейка приборов выглядит так: TomoScope S, TomoScope L, TomoScope XL, TomoScope XL NC, TomoCheck S HA и, конечно, TomoScope XS. Принципиальное отличие заключается в устанавливаемых трубках, детекторах и измерительном диапазоне. TomoScope S может быть оснащен различными детекторами и рентгеновскими трубками с напряжением от 130 кВ до 225 кВ, что обеспечивает ему широкую область применения для измерения деталей длиной до 398 мм и диаметром до 204 мм с погрешность MPE Е: (4,5+L/75) мкм. Размер вокселей от 2,5 мкм до 125 мкм, в зависимости от детектора, трубки, настроек и пр. Для полноценных и точных измерений габаритных деталей с высокой плотностью (алюминий, сталь, титан, эластомеры, гибридные искусственные материалы, керамика и др…) компания Werth предлагает TomoScope L. Как и все КИМ компании Werth, TomoScope L обладает модульной конструкцией. Эти машины в зависимости от назначения могут оснащаться источниками рентгеновского излучения различной мощности 225 кВ либо 300 кВ. Возможна, как и в случае с TomoScope S, установка дополнительных датчиков (оптика, контакт, оптоволокно и пр.). Также, в зависимости от задачи, могут быть установлены различные детекторы. Машина позволяет производить измерения деталей диаметром до 470 мм и длиной до 667 мм с погрешностью измерения MPE Е: (4,5+L/75) мкм. Размер вокселей от 5 мкм до 660 мкм, в зависимости от детектора, трубки, настроек и пр. Werth TomoScope S Werth TomoScope L ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 2 из 24

[close]

p. 3

Werth TomoScope® XL (рис.29) делает возможным измерение деталей диаметром до 500 мм и длиной до 710 мм. В этой машине увеличено расстояние между рентгеновским источником и детектором до 2400 мм, что позволило повысить увеличение и снизить погрешность измерения за счет уменьшения угла раскрытия рентгеновских лучей. Другие технические параметры машины аналогичны характеристикам Werth TomoScope L. Werth TomoScope XL NC (без защитной обшивки). Werth TomoScope XL С выпуском TomoScope® XL NC компания Werth обеспечила возможность измерения деталей длиной до 1010 мм и диаметром до 500 мм. Поскольку напряжение его рентгеновской трубки составляет 450 кВ (опционально данный томограф может быть оснащен второй трубкой на 225 кВ либо 300 кВ), то TomoScope® XL NC можно использовать для измерения компонентов двигателей и других деталей, затрудняющих прохождение рентгеновских лучей. Погрешность измерения MPE Е: (4,5+L/75) мкм. Размер вокселей от 5 мкм до 720 мкм, в зависимости от детектора, трубки, настроек и пр. Werth TomoScope XL NC Высокую точность MPE Е: (2,5 +L/300) мкм TomoCheck S HA обеспечивает массивное гранитное основание и направляющие на воздушных подшипниках. Размер вокселей от 3 мкм до 115 мкм, в зависимости от детектора, трубки, настроек и пр. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 3 из 24

[close]

p. 4

Werth TomoCheck S HA Новый томограф от компании Werth TomoScope XS (смотреть видео) обладает компактной конструкцией, но вместе с тем он открывает большие возможности. Новый TomoScope XS – уникальная в своем роде машина, объединяющая в себе преимущества томографов различных классов. За счет установки трубки с мишенью проходящего типа – впервые в моноблочном дизайне – удалось достичь малого размера фокального пятна при высокой мощности на трубке, что позволяет проводить измерения с высокой скоростью в высоком разрешении. За счет возможности опциональной установки различных трубок напряжением до 160 кВ и детекторов, измерительный диапазон может достигать D= 205 мм и L= 98 мм. Werth TomoScope XS Новые рентгеновские трубки 300 кВ. Для моделей TomoScope L, TomoScope XL доступно опциональное оснащение трубками напряжением 300 кВ с мишенями проходящего типа, либо отраженного. Как и при измерении небольших деталей, так и для контроля крупных деталей из алюминия, стали или другого металла или пластика, необходимо зачастую контролировать малые включения и дефекты, такие как небольшое пузырьки воздуха, трещины и пр. Для решения подобных задач, от трубки требуется большая универсальность: с одной стороны высокое напряжение для просвечивания плотного материала, с другой – минимальный размер фокального пятна на источнике. В то время как все обычные трубки данного класса работают с постоянным ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 4 из 24

[close]

p. 5

размером фокального пятна (размер порядка десятой доли миллиметра), новая микрофокусная 300 кВ трубка Werth с мишенью проходящего типа предлагает оптимальную комбинацию для самого широкого спектра задач. Даже при мощности на мишени в 50 Вт данная трубка может обеспечить размер фокального пятна в несколько микрон! Тем самым на большом увеличении достичь очень высокого разрешения. В комбинации с патентованными алгоритмами ROI (Region-of-Interest-) (подробнее ЗДЕСЬ) – локальная томография и растровая томография становится возможным измерение микрогеометрии на толстостенных металлических деталях или сборочных узлах. Как альтернативный вариант - 300 кВ рентгеновская трубка с мишенью отраженного типа, с мощностью до 300 Вт. Может быть использована для быстрого измерения крупногабаритных деталей и деталей высокой плотностью с целью поиска дефектов сборки, изготовления (усадочных раковин, трещин и пр.). Данная трубка также обеспечивает возможность проведения быстрого измерения геометрических элементов, как на отдельных деталях, так и на сборочных узлах. Сводная таблица с возможными вариантами установки рентгеновских трубок на томографы Werth. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 5 из 24

[close]

p. 6

Рентгеновский детектор. Детекторы служат для преобразования излучения, создаваемого рентгеновской трубкой и прошедшего сквозь деталь, в электроэнергию с целью последующей оцифровки. Существуют детекторы двух видов: однострочный (полосный) и в виде плоскости. Исходя из чисто геометрических соображений, самым выгодным является использование полосного детектора. В этом случае, за счет синхронного перемещения источника излучения и детектора вертикально относительно оси вращения детали можно было бы достичь того, что ход лучей в каждом просвечиваемом сечении был бы перпендикулярен к оси вращения. Это исключало бы эффект размытия изображения по краям детали сверху и снизу. Недостатком же данного метода является то, что за один оборот детали происходит формирование не целого изображения всей детали, а только одной строки. И, к примеру, в сравнении с детекторомплоскостью, состоящем из 1000 строк, требуется в 1000 раз (!) больше времени при прочих равных условиях. При этом в случае полосового детектора также происходит нерациональное использование энергии рентгеновской трубки, что существенно сокращает её срок службы. Потому плоскостные детекторы получили значительно большее распространение. Недостатком же данного вида измерений с плоскостным детектором является то, что лучи перпендикулярны к оси вращения только в самом центре лучевого потока и чем дальше от центра и ближе к краям детали, тем большее размытие возникает. При последующей реконструкции изображения из 2D в 3D это приводит к погрешности, которая должна быть учтена и откорректирована. Метод, позволяющий справиться с этой погрешность, называется спиральная томография. Схематическое представление основных узлов томографа TomoScope S: детектор высокого разрешения 3888х3072 пикселей ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 6 из 24

[close]

p. 7

Измерение децентрировки одиночных линз различного типа на приборах серии OptiCentric Эта статья завершает цикл публикаций о приборах серии OptiCentric. В ней описаны решения для контроля децентрировки сферических, асферических и цилиндрических линз. Измерение погрешности центрирования одиночных сферических линз Для измерения децентрировки одиночных линз (без оправы) диаметром от 1 до 225 мм Trioptics предлагают решение – модуль, получивший название «Vacuum rotation device» (дословно «устройство вакуумного вращения»). Децентрированной линзой называется линза, в которой оптическая ось, соединяющая центры кривизны ее сферических поверхностей не совпадает с референсной (отсчетной) осью, в качестве которой, как правило, является ось симметрии ее боковой поверхности. На рис. 1 показан пример такой линзы. Рис. 2. Модуль для измерения децентрировки одиночных линз, установленный на приборе серии OptiCentric. Рис. 1. Примеры децентрированной линзы. Используются следующие обозначения: С1 и С2 – центры кривизны первой и второй сферических поверхностей соответственно; X – наклон поверхности относительно геометрической оси линзы; Этот модуль представляет собой платформу для установки и вращения линзы. В комплект поставки входят набор пластиковых патронов различных диаметров, несколько металлических пластин, насос, обеспечивающий вакуумный прижим и привод, обеспечивающий плавное бесступенчатое вращение линзы во время измерения. Перед измерением линза устанавливается на пластиковый патрон, диаметр которого подбирается исходя из диаметра линзы. Затем к линзе подводят металлическую пластину, ограничивающую ее положение с одной стороны. С другой стороны к линзе подводят колесо с резиновым ободом; плотный контакт колеса с линзой обеспечивается за счет пружины. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 7 из 24

[close]

p. 8

При необходимости положение пластины и колеса регулируют по высоте относительно линзы. Рис. 3. Измерение децентрироввки микролинзы. Наиболее распространенным является измерение децентрировки в отраженном свете, когда автоколлиматор регистрирует вращение изображения сетки, отраженного от поверхности измеряемой линзы. Преимуществом такого метода является возможность контролировать децентрировку линз, выполненных из любых отражающих, в т.ч. ИК материалов при помощи автоколлиматора с видимым источником света, что существенно уменьшает стоимость прибора. Альтернативной этому методу является измерение децентрировки в проходящем свете при помощи установленного в основании прибора коллиматора. Этот метод чаще используется при контроле нескольких склеенных между собой линз, когда требуется оценить децентрировку всей оптической системы, а не отдельных ее компонентов. После предварительной настройки модуля оператор приступает к измерению. Линза приводится в движение при помощи колеса и изображение сетки описывает на ПЗС матрице окружность, диаметр которой пропорционален децентрировке измеряемой линзы. Если необходимо измерить небольшую по габаритам и весу линзу, оператор включает вакуумный насос и, регулируя давление (а, следовательно, и силу прижима линзы к пластиковому патрону), добивается равномерного вращения линзы. Как правило, в случае, если измеряется линза средних и крупных размеров, вакуумный прижим не требуется, т.к. линза устойчиво прижимается к пластиковому патрону при вращении за счет своей массы. Результат измерения может быть представлен либо в линейных величинах (смещение центра кривизны относительно оси отсчета), либо в угловых (наклон оптической оси относительно геометрической оси). Рис. 4. Измерение децентрироввки ИК линзы Рис. 5. Результаты измерения децентрировки одиночной линзы. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 8 из 24

[close]

p. 9

Измерение погрешности центрирования одиночных асферических линз Асферические линзы находят широкое применение в современных оптических схемах. По сравнению со схемами, содержащими только сферические линзы, они позволяют добиться лучшего качества изображения при том же количестве линз либо обеспечить оптические характеристики при меньшем количестве элементов. Положение сферической линзы в пространстве можно определить, зная положение в пространстве трех элементов: - прямая, задающая ось симметрии сферической поверхности; - координаты точки пересечения оси симметрии и сферической поверхности; - координаты точки, лежащей на поверхности линзы вне оси симметрии. Для асферических линз, в силу более сложного профиля поверхности, требуется большее число внеосевых точек. При измерении децентрировки сферических линз информация о смещении ее центра сферической поверхности однозначно определяет величину наклона ее поверхности относительно оси отсчета. В случае с асферической поверхностью в силу непостоянной крутизны профиля при движении от центра линзы к ее кромке требуется независимо измерять смещение и наклон оптической оси. Другими словами, для определения положения оси симметрии асферической линзы относительно ее оптической оси (или, иначе говоря, для определения величины децентрировки асферической линзы) требуется знать не только величину смещения центра кривизны параксиальной области, но и величину биения асферической поверхности при вращении линзы. Величина биения дает информацию о ее наклоне относительно оси отсчета. Для определения величины смещения также как и при измерении сферических линз используется электронный автоколлиматор. Для определения наклона асферической поверхности относительно оси отсчета необходим дополнительный датчик, измеряющий биение асферической поверхности при вращении линзы. Модуль, в состав которого входит этот датчик, его крепление и программная опция для измерения децентрировки асферики, получил название «AspheroCheck». Сама линза, так же как и при измерении децентрировки линз в объективах, при этом устанавливается на предметный столик, вращающийся на высокоточном воздушном подшипнике. Рис. 6. Измерение одиночной линзы с асферическим профилем поверхности на приборе серии OptiCentric при помощи модуля AspheroCheck. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 9 из 24

[close]

p. 10

Датчик, измеряющий биение асферической поверхности, представляет собой высокоточный датчик расстояния, принцип измерения которого базируется на анализе продольных хроматических аберраций. Расстояние (или в данном случае биение) измеряется благодаря тому, что фокусные расстояния для каждого из цветов (или, другими словами, для каждой длины волны) в полихроматическом пучке света отличаются друг от друга. В зависимости от длины волны света, отраженного от измеряемой поверхности, датчик вычисляет расстояние. На выбор Trioptics предлагает шесть модификаций хроматического датчика с измерительным диапазоном от 300 до 1400 мкм, рабочим расстоянием от 0,4 до 12 мм и погрешностью отсчета – от 80 до 250 нм. Погрешность измерения асферических линз зависит от геометрических характеристик его профиля. Линзы с большим уклоном (большим отклонением от сферы) могут быть измерены с погрешностью до 5мкм. Точность измерения линзы с небольшим уклоном может быть ниже, однако, как показывает практика, ее достаточно при производстве асферических линз. В результате измерения данные, полученные электронным автоколлиматором и хроматическим датчиком обрабатываются при помощи ПО. По окончании измерений оператор видит величину наклона и смещения линзы в мкм и угловых минутах соответственно (см. рис. 8) Рис. 7. Результаты измерения биения асферической поверхности хроматическим датчиком. Рис. 8. Схема, иллюстрирующая измерение биения поверхности асферической линзы хроматическим датчиком (сверху) и результаты измерения децентрировки линзы. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 10 из 24

[close]

p. 11

Отметим также, что модуль AspheroCheck также может быть использован при измерении сферических линз с центральным отверстием, когда диаметр отверстия превышает апертуру автоколлиматора. Другим примером использования хроматического датчика является измерение линз с большим радиусом кривизны, когда автоколлимационные точки расположены на большом удалении и использование фокусирующих насадок не обеспечивает необходимую точность измерений или вовсе невозможно. Измерение погрешности центрирования одиночных цилиндрических линз Цилиндрические линзы нашли широкое применение в офтальмологии для коррекции астигматизма и в широкоэкранной кино- и фотосъемке для создания панорамных изображений. Главное отличие таких линз от сферических состоит в том, что они проецируют свет не в точку, а в линию. Такая линза не обладает круговой симметрией, поэтому ее оптические характеристики обусловлены углом ее поворота относительно источника света. Существует большое число возможных комбинаций поверхностей и форм цилиндрических линз (цилиндрическая- плоская, цилиндрическая - сферическая, цилиндрическая - цилиндрическая). На рис. 10 показана типовая цилиндрическая линза, у которой одна поверхность – цилиндрическая, а другая – плоская. Рис. 9. Измерение линзы с центральным отверстием (сверху) и измерение децентрировки одиночной линзы относительно наружной кромки. Рис. 10. Цилиндрическая линза с плоским основанием, установленная на приборе серии OptiCentric при помощи модуля CylinderCheck. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 11 из 24

[close]

p. 12

Одним из наиболее важных параметров, используемых при определении децентрировки цилиндрических линз, является т.н. апексная линия (образующая цилиндрической поверхности, соединяющая наиболее удаленные от основания линзы точки). В цилиндрических линзах, не имеющих погрешности центрирования, данная линия параллельна основанию линзы, а расстояние от нее до кромки линзы – величина постоянная вдоль всей линзы. Приборы серии OptiCentric позволяют измерить расстояние от апексной линии до кромки линзы (рис. 11-1) и угол между апексной линией и кромкой линзы (рис. 11-2). Поскольку расстояние от апексной линии до кромки измеряется в нескольких точках, то эти значения также могут быть использованы для определения угла между апексной линией линзы и ее основанием (рис. 11-3). Для измерения указанных выше параметров Trioptics предлагает специальный модуль для крепления цилиндрических линз, получивший название CylinderCheck (см. рис. 10). Он представляет собой платформу для установки линз, снабженную ограничителями для точного позиционирования линзы и зеркалом для получения отражения от плоского основания линзы. Подобно устройству вращения одиночных линз модуль может быть установлен на приборы OptiCentric, не оснащенные воздушным подшипником, однако при помощи специального переходника возможна его установка поверх подшипника. Поскольку измерение цилиндрической линзы сопровождается ее разворотом на 180° и повторной установкой в держатель, программное обеспечение сопровождает процесс измерения подсказками. Рис. 11. Параметры цилиндрических линз, измеряемые при помощи модуля CylinderCheck. В заключение отметим, что все три модуля – устройство для вращения одиночных линз, AspheroCheck и CylinderCheck – попеременно могут быть установлены на один прибор OptiCentric. Смена модулей занимает несколько минут и не требует долгой настройки прибора. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 12 из 24

[close]

p. 13

Применение роботизированных систем с приборами NanoFocus Конфокальный принцип является центральным элементом приборов серии µsurf, которые могут быть интегрированы в производственные циклы и системы анализа данных для повышения качества изготавливаемой продукции. идеально подходит для автоматизированного производства. Компактное исполнение измерительной системы µsurf также обеспечивает возможность ее стационарного использования. Благодаря небольшим размерам (длина 37 см и вес 3.4 кг), система может быть легко интегрирована в различные измерительные установки. Система обладает всеми преимуществами запатентованной и проверенной в промышленности технологии µsurf компании NanoFocus такими как скорость измерения, высокая точность и применимость на поверхностях различного типа. Рис. 1 Общий вид измерительной установки µsurf, установленной на работе. Пошаговая разработка программного обеспечения специалистами компании NanoFocus позволяет сделать эту интеграцию на самом высоком уровне. Специально разработанное компактное исполнение прибора, основанное на проверенной и надежной технологии µsurf NanoFocus, было оптимизировано для использования его с роботизированной установкой. В ходе разработки особое внимание было уделено сравнительно малым размерам, высокой мобильности и возможности использования в любом положении манипулятора робота. Благодаря специальным кабелям общей длиной 15 м система получила уникально большой диапазон действия при работе в паре с роботом. Новая компактная измерительная система Рис.2 Схема работы технологии µsurf Конфокальная технология µsurf основана на ограничении светового потока посредством вращающегося фильтра с многочисленными маленькими отверстиями. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 13 из 24

[close]

p. 14

Источник света, посредством оптического волокна, через отдельные крошечные отверстия фильтра проецирует лучи на измеряемый образец. Падающий луч отражается от измеряемой поверхности, возвращается в объектив и после передается через фильтр на ПЗС матрицу. В результате на камере фиксируется только та часть светового потока, которая находилась в фокальной плоскости объектива, при этом на ПЗС камере регистрируется изображение в одном сечении. Роботизированная компактная система может применяться в различных областях производства, обеспечивая надежность измерений, скорость и автоматизацию процесса. поверхности. Измерительная головка, приводимая роботом, при помощи рассчитанных позиционных данных, впоследствии проводит измерения на деталях по заданной траектории. В дополнение к определению классической трехмерной шероховатости и топографии поверхности данное решение позволяет сделать косвенные выводы об ожидаемом поведении материала под действием различных нагрузок. Особое преимущество для пользователя заключается в возможности симулирования измерительной программы на этапе проектирования детали. Это помогает оптимизировать время при создании программы. Для защиты измерительной системы от столкновения с деталью предусмотрены различные алгоритмы программного обеспечения, а также дополнительные аппаратные средства на измерительном устройстве. Данное решение позволяет эффективно и экономично реагировать на требования к качеству поверхности и, при необходимости, оптимизировать процесс 3D печати. Рис. 3 Применение в автомобильной промышленности Еще одним примером использования является контроль деталей, получаемых в результате 3D печати. В рамках трехлетнего исследовательского проекта компания NanoFocus совместно с одним из ведущих институтов Германии разработала полностью автоматизированный метод контроля качества поверхности деталей, полученных в результате 3D печати. Новый метод контроля, при помощи сгенерированных компьютером 3D CAD данных, в состоянии выявить критические области Рис. 4 Измерение детали полученной в результате 3D печати. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 14 из 24

[close]

p. 15

Осенние АКЦИИ! Специальные предложения на покупку действуют с 15 сентября 2017г. по 15 января 2018г. Полная информация по ссылке. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 15 из 24

[close]

Comments

no comments yet