Maatmetingen en geometrische analyses worden van oudsher uitgevoerd met contactgebaseerde meetapparatuur. Tegenwoordig zijn er echter diverse industrieën die vertrouwen op contactloze metingen. Dergelijke eisen kunnen voortkomen uit diverse toepassingen. Objectgevoeligheid, zeer nauwkeurige metingen en automatisering zijn enkele voorbeelden van deze ontwikkelingen. In dit artikel bespreken we de fundamentele aspecten van contactloos meten. We duiken ook in de details en bespreken contactloze meetoplossingen voor bedrijven.
Contactloos meten
Zoals de term zelf al doet vermoeden, betekent contactloos meten het meten van een object zonder fysiek contact. In de loop der jaren hebben we genuanceerde technieken ontwikkeld om dit te bereiken. Elke techniek analyseert de geometrie van het object vanaf een afstand. Niet alleen dit, maar ook de fysieke eigenschappen. In de loop der jaren zijn sommige contactloze meettechnieken niet meer weg te denken. Er zijn lasergebaseerde vision, optische en ultrasone systemen. Wat is er zo speciaal aan contactloze meettechniek? Het levert een hoge nauwkeurigheid - met reproduceerbaarheid. De precisie van contactloze systemen kan oplopen tot nanometers!
Principes van contactloos meten
Contactloze metrologie maakt gebruik van gereedschappen om de dimensionale gegevens van een object te verkrijgen. De gegevens worden verkregen zonder fysiek contact. Het maakt gebruik van technologieën die een object op afstand scannen met behulp van sensoren. De eenvoudigste vorm van contactloos meten zijn optische meetapparaten. Deze bootsen objectmodellen na door middel van beeldvormingstechnieken. Andere vormen van contactloze technologieën zijn lasergebaseerde systemen en ultrasone golven. Klik hier om het verschil te zien tussen contactloze en contactmetingen.
Wat is het verschil met contactmeting?
Contactgebaseerde meetinstrumenten moeten een object fysiek benaderen om het te kunnen meten. Dit kan in de vorm van tasters, elektrische signalen of instrumentklemmen. Dit creëert een inherente beperking voor het soort object dat ze kunnen meten. Wat als het werkstuk te klein is, zoals een printplaat? Wat als het gemakkelijk vervormbaar is, zoals een chirurgisch implantaat? Contactloos meten heft deze beperking op door het object op afstand te scannen. Dit zorgt voor meer flexibiliteit, variatie en eenvoud bij het meten. Doordat er minder menselijke handelingen nodig zijn, neemt de betrouwbaarheid van de metingen toe.
Soorten contactloze meettechnologieën
Lasergebaseerde systemen
Laserscanners zijn de absolute top van de moderne meettechniek. Het fundamentele principe achter lasermetingen is eigenlijk heel eenvoudig. Afstand meten gebeurt door middel van time-of-flight. Wat betekent dat? In wezen krijgen lasersystemen de afstand door de tijd die de straal nodig heeft om af te leggen. Wat is de reistijd, vraag je je misschien af? Van de sensor naar het doel en terug. Lasertriangulatie is een geavanceerde meettechniek. Het zet meerdere sensoren (camera's) in over het podiumoppervlak. De camera's worden onder specifieke hoeken geplaatst en vangen gereflecteerd licht op. Dit vertelt hen wat ze moeten weten over de dimensionaliteit van het object.
Optische systemen
Optische contactloze metingen bestaan uit beeldvorming. We fotograferen het doelwit en analyseren de afmetingen op basis van het beeld. Fotogrammetrie is de laatste tijd een populaire techniek. Het object wordt onder meerdere hoeken gefotografeerd en de beelden worden geanalyseerd. Dit geeft een uitgebreide reconstructie van de kenmerken. Je hoort misschien vaak van witlichtinterferometrie; dat is een andere optische techniek! Het zendt wit licht uit vanaf vele punten op het object. Wat levert dat op? Een interferentiepatroon. Het blijkt dat dit veel informatie kan geven over het object. Materiaaleigenschappen, topografie en afmetingen kunnen allemaal worden gemeten met deze eenvoudige techniek.
Ultrasone en radarsystemen
Ultrasoon en radar vertrouwen op één ding - geluidsgolven. Deze systemen maken gebruik van geluid met een hoge frequentie om materialen te onderzoeken. Hun werkingsprincipe lijkt erg op dat van lasers. Ook zij tellen de tijd die de geluidsgolf nodig heeft om terug te kaatsen. Ultrasone sensoren hebben een enorm dekkingsgebied en veelzijdigheid. Ze kunnen echter minder nauwkeurig zijn in bepaalde omstandigheden. Als bonus kunnen ze werken in vloeibare en vaste media. Ze kunnen echter niet in een vacuüm werken. Metingen op basis van geluid detecteren gemakkelijk fouten in leidingen, tanks of metalen platen.
Het belang van contactloos meten
Hoge precisie en nauwkeurigheid
Contactgebaseerde meetapparatuur kan interfereren met het werkstuk. Ze kunnen de dynamica en fysieke eigenschappen beïnvloeden. In een kritische industrie is dit niet acceptabel. Wat als u discrete, miniatuurproducten zoals elektronica en medicijnen meet? Contactloze meetoplossingen behouden de integriteit van het object. Sterker nog: ze doen dit met een briljante precisie en nauwkeurigheid. De obstructie van het oppervlak van een object is minimaal. Ze kunnen oppervlakteprofielen reproduceren in enkele seconden. Best goed, toch?
Niet-destructief en veilig voor delicate objecten
Het lijdt geen twijfel dat menselijke operators van onschatbare waarde zijn voor de productie-industrie. Maar als het om kwetsbare objecten gaat, wordt het ingewikkeld. Ten eerste is menselijke inspectie tijdrovend. Ten tweede zijn de lonen van werknemers duur. Is het verwonderlijk dat contactloos meten van onschatbare waarde is voor de industrie? Iets delicaats als een medisch implantaat wordt in seconden geïnspecteerd! Het kost moeite en tijd om deze werkstukken traditioneel te verwerken. Met optische scanners kunt u kosten besparen en tegelijkertijd de productiviteit verhogen. Er zijn diverse andere voorbeelden van werkstukken die contactloos meten vereisen. Gesmolten metaal, hete auto-onderdelen of radioactieve materialen kunnen eenvoudig worden onderzocht.
Snelheid en efficiëntie in gegevensverzameling
Automatisering in de industrie is een van de belangrijkste ontwikkelingen van de 21e eeuw. Machinale inspectie heeft verschillende arbeidsintensieve taken vervangen. De eerste die uit de mode raakte was handmatige inspectie. Dit is voor een groot deel te danken aan contactloze meettechniek. Deze systemen zijn gespecialiseerd in het verzamelen van enorme hoeveelheden gegevens in korte tijd. Vaak zijn ze in staat om real-time te controleren. Dit is onmisbaar voor kwaliteitscontrole en autonome besluitvorming. Ze verzamelen enorme hoeveelheden gegevens. Het is de ideale basis voor het verfijnen van de productie en het verbeteren van bedrijfsmethoden.
Veelzijdigheid voor materialen en oppervlakken
Industrieën gebruiken verschillende materialen in hun productieproces. Conventionele meettechniek is soms ontoereikend om deze dynamiek bij te houden. Contactloze meetapparatuur blijkt onmisbaar te zijn voor materialen en oppervlakken. Enkele voorbeelden zijn organische, keramische, metalen of composietmaterialen. Contactloze apparaten inspecteren al deze materialen met gemak.
Contactloze meetapparaten
Vision-meetmachine (VMM)
Vision-meetmachines zijn veelzijdige optische apparaten. Ze maken gebruik van beeldvormingstechnieken om eigenschappen te analyseren. De primaire onderdelen van VMM's zijn optische sensoren (CMOS- of CCD-camera's). Daarnaast hebben ze optische zoomlenzen en meetsoftware. VMM's hebben voldoende verlichting nodig om goed te functioneren. Ze reconstrueren het werkstuk in 3D. Door het beeld vanuit meerdere hoeken te extrapoleren, construeren ze een CAD model. VMM's laten productiepijplijnen autonoom werken. Wijdverspreide toepassingen zijn onder andere het scannen van streepjescodes. Het wordt gebruikt in de detailhandel en in toeleveringsketens. Elektronica, productie van medische onderdelen en kwaliteitsinspectie zijn ook kritieke toepassingen.
Coördinatenmeetmachine (CMM)
Van oudsher zijn CMM's op contact gebaseerde meetapparaten. Moderne CMM's worden echter geleverd met optische of lasergebaseerde meettasters. Deze hulpstukken hebben de juiste softwareondersteuning. Met deze hulpmiddelen voeren CMM's contactloze metingen uit. Ze voeren nog steeds traditionele functies uit. Optische CMM's hebben de industriële mogelijkheden vergroot. Gebruikers van CMM's kunnen nu hun meetarsenaal uitbreiden met een paar aanpassingen.
3D-scanners
3D-scanners extraheren de essentiële kenmerken van een object door het om te zetten in een 3D-model. Dankzij beeldvorming onder verschillende hoeken. Zodra een 3D-scanner kenmerken heeft verkregen, vergelijkt hij deze met de ontwerpspecificaties. Door dit proces valideren 3D-scanners productieprocessen. Ze zijn essentieel voor het identificeren van minieme afwijkingen en defecten. 3D-scanners helpen industriële apparaten om pass/fail controles uit te voeren. Ze maken reverse engineering en ontwerpvalidatie van producten mogelijk.
Laserdriehoeksensor
Bij laserdriehoeksmeting werpt een zender de laserstraal onder verschillende hoeken op het object. De gereflecteerde straal wordt onder hoeken gemeten door een CMOS-camera. Het proces levert een uitgebreid rapport op van het oppervlak. Dit rapport bevat afstanden, afmetingen, profielen en materiaalinformatie. Lasertriangulatie is een veelzijdige technologie. Het is aanwezig in kwaliteitscontrolestations, geautomatiseerde assemblagelijnen en oppervlakte-inspectie, naast andere toepassingen.
Ultrasone sensoren
De band voor ultrasoon geluid is 20 kHz - 200 kHz. In deze frequenties kunnen golven een lange afstand afleggen met minimale demping. Dit is de reden waarom ultrasone sensoren zo goed werken op oneffen, gebroken of heldere media. Ultrasone meetapparaten bestaan uit een transducer die geluidsgolven uitzendt en ontvangt. De afstand en het profiel worden bepaald door de tijd die het geluid nodig heeft om terug te kaatsen. Ultrasone metingen zijn onmisbaar bij lengtemetingen. Het maakt ook het detecteren van deeltjes, volumecontrole en nabijheidsscannen mogelijk.
Toepassing van contactloos meten
Fabricage en productie
Vandaag de dag verhogen werkplaatsen gestaag het automatiseringsniveau in hun praktijk. Een van de belangrijkste factoren die deze evolutie mogelijk maken is contactloos meten. Dit heeft het precisieniveau in de productie verhoogd. Minder menselijke afhankelijkheid van operationele taken betekent meer betrouwbaarheid en een hogere efficiëntie. Diverse industrieën (zoals de elektronica) zijn sterk afhankelijk van contactloze apparaten voor productinspectie.
Luchtvaart
Luchtvaart en luchtvaart zijn kritieke industrieën. Ze vereisen strenge wereldwijde normen. Alleen contactloze metingen met hoge precisie kunnen aan hun voorwaarden voldoen. Optische en ultrasone sensoren leveren nauwkeurige metingen. Ze kunnen complexe samenstellingen profileren. Lasertrackers richten vleugels uit volgens gedetailleerde specificaties.
Auto's en auto's
Veel industrieën in de autosector hebben van oudsher CMM's gebruikt. Het is echter heel eenvoudig om een bestaande CMM te migreren naar een optische CMM. Het voegt iets toe aan uw meetarsenaal. Voorheen mat u misschien autoframes en -panelen. Met optische CMM's neemt het bereik van productinspecties enorm toe. Het stelt werkplaatsen in staat om meer projecten zelf uit te voeren in plaats van uit te besteden.
Geneeskunde
Medische machines is een andere industrie die de hoogste precisie en kwaliteit vereist. Kritische apparaten op dit gebied zijn onder andere CT-scanners, MRI-apparaten, lichaams- of neurale implantaten en medische hulpmiddelen. Contactloze meetapparatuur voert defectdetectie uit. Ze zorgen ervoor dat kleine en kwetsbare machineonderdelen foutloos zijn.
Elektronica
Optische meetinstrumenten zijn essentieel voor elke elektronicawerkplaats. Chipgroottes nemen snel af in de hele industrie. Mensen kunnen ze daarom niet langer handmatig inspecteren. Contactloze meetapparaten verwerken micro-elektronische componenten effectief: PCB's, halfgeleiders, condensatoren of inductoren.
Conclusie
Innovatie in de wetenschap is in volle gang. Meettechnologie is de speerpunt van deze vooruitgang. Contactloze metrologie vertegenwoordigt wereldwijd een significante verschuiving in ontwerp en productie. Het vermogen om de industrie te transformeren staat buiten kijf. Het doet dit door het leveren van zeer nauwkeurige, snelle en niet-onderbrekende metingen. De mogelijkheid om op afstand te meten heeft verschillende implicaties die nog niet onderzocht zijn. Contactloze metingen groeien gestaag met het tempo van machine vision en AI. Neem voor meer vragen over contactloze meettechniek contact op met ons team van industrie-experts.