Laserowy miernik średnicy i mikrometr EECTRL

Mikrometr mechaniczny budowa i zasada działania.

Mikrometry to narzędzia pomiarowe, które umożliwiają precyzyjne pomiary mechaniczne.
Mikrometry mechaniczne osiągają dokładność 0,01mm. Są stosowane w zakładach przemysłowych, a także w gospodarstwach domowych oraz przez majsterkowiczów. Dzięki możliwości wykonywania dokładnych pomiarów przy stosunkowo nieskomplikowanej konstrukcji i łatwej obsłudze, mikrometry cieszą się zainteresowaniem wśród użytkowników, stanowiąc dobrą alternatywę wszędzie tam, gdzie dokładność pomiaru suwmiarką okazuje się niewystarczająca. Mikrometr pozwala na pomiary wymiarów zewnętrznych, pomiary szerokości otworów, głębokości otworów lub grubości elementów.

Rodzaje mikrometrów

Mikrometry są przeznaczone do różnych zastosowań. Posiadają różnice w konstrukcji i w sposobie odczytywania wyników. Mikrometry dzielimy na:

• Mikrometr do pomiarów zewnętrznych, służy do pomiarów wymiarów zewnętrznych elementów, np. grubości, długości, lub średnicy. W mikrometrach mechanicznych, mierzony element umieszcza się pomiędzy kowadełkiem i wrzecionem, a następnie ściska między nimi przekręcając odpowiednio pokrętło, które zapewnia stałą siłę docisku. Umożliwia to w prosty sposób odczytać wynik pomiaru.
• Mikrometr do pomiarów wewnętrznych, jest stosowany przy pomiarach np. średnicy wewnętrznej otworów lub elementów przelotowych. Pomiar jest dokonywany poprzez umieszczenie w mierzonym otworze trzpieni zamocowanych w szczękach pomiarowych. Następnie ustawienie położenia trzpieni pomiarowychjest realizowane za pomocą pokrętła. Gdy trzpienie pomiarowe dotkną ścian wewnętrznych mierzonego otworu i nie będzie już możliwości dalszej regulacji ich ustawienia, można odczytać wynik pomiaru.
• Mikrometr mechaniczny i elektroniczny Posiada użyteczność i budowę taką samą jak mikrometr zewnętrzny. Rożnica polega na zastosowaniu innego sposobu odczytu pomiaru. W mikrometrach elektronicznych, wynik odczytuje się na wygodnym i czytelnym wyświetlaczu cyfrowym przy zachowaniu takiej samej dokładności jak w przypadku mechanicznych mikrometrów analogowych.

Ręczne mikrometry są powszechnie stosowane, są łatwe w użyciu i zapewniają dokładność pomiaru rzędu 0,01 mm. Jednak mechaniczna śruba mikrometryczna nie jest wystarczająco dokładna dla zastosowań wymagającej większej precyzji pomiarów. Mikrometry mechaniczne nie mogą być stosowane do pomiarów bezkontaktowych prowadzonych w sposób ciągły. Z tego powodu do pomiarów o bardzo wysokiej dokładności prowadzonych w sposób ciągły bez kontaktu fizycznego z mierzonym obiektem zostały zbudowane mikrometry laserowe.

Mikrometr laserowy jest zbudowany z nadajnika oraz odbiornika promieniowania laserowego. Nadajnik oświetla mierzony przedmiot światłem lasera, które jest ukształtowane w wiązkę za pomocą układu optycznego. Odbiornik jest zbudowany również z układu optycznego, który kieruje wiązkę światła na detektor. Detektor jest zbudowany z matrycy światłoczułej o wysokiej rozdzielczości. Wiązka laserowa jest skanowana ze stałą prędkością, a każdy obiekt w wiązce spowoduje cień na czas proporcjonalny do jego wielkości. Obliczając czas, w którym odbiornik nie odbiera światła i znając prędkość skanowania, można obliczyć dokładny rozmiar obiektu.

Zaletami mikrometrów laserowych są ich wysoka dokładność nie gorsza niż 0,001 mm, wysokie prędkości skanowania i względna łatwość obsługi. Mikrometry laserowe mogą być wykorzystywane do wymiarowania obiektów oraz jako pomocne narzędzia pomocnicze w pomiarach. Mikrometry laserowe mogą dokonywać pomiarów w sposób ciągły bez fizycznego kontaktu z mierzonym obiektem. Ważną zaletą mikrometrów laserowych jest możliwość dokonywania pomiarów w wielu osiach jednocześnie oraz dostarczanie wyników pomiarów w postaci danych cyfrowych.

Optyczne mikrometry laserowe.

Mikrometry optyczne mają długą historię, a pierwszy wynalazek przypisuje się Jamesowi Wattowi w 1770 r. Podczas gdy zasada stosowania źródła światła i elementów optycznych oraz detektora światła niewiele się zmieniła, zastosowanie jasnych, wiązek laserowych oznaczało osiągnięcie jest jeszcze większej precyzji pomiarów. Obecnie osiągalna jest dokładność < 1 µm, a miniaturyzacja źródeł promieniowania laserowego i detektorów oznacza, że mikrometry optyczne mogą być teraz nawet przenośnymi urządzeniami.

Podstawą działania lasera jest emisja kwantów energii w ośrodku wzmacniającym, wymuszona poprzez dostarczenie energii.. Działanie lasera polega na wzbudzeniu oscylacji ośrodka optycznie czynnego a następnie wyzwoleniu energii w postaci kwantu spójnego promieniowania monochromatycznego. Promieniowanie laserowe charakteryzuje się wysokim stopniem spójności, monochromatyczności i ukierunkowania. Kąt rozbieżności emitowanej wiązki promieniowania jest niski i zwykle nie przekracza kilku miliradianów. Oprócz możliwości skupienia całej energii promieniowania lasera w bardzo wąskim paśmie widma i małym kącie bryłowym, można ten sam efekt uzyskać w odniesieniu do czasu. Szeroki zakres zastosowań laserów wiąże się z ich bogatym asortymentem i parametrami, które muszą być ściśle dobrane do potrzeb użytkownika. Laser emituje promieniowanie zazwyczaj o jednej lub kilku długościach fal i określonym zakresie mocy przystosowanym do danego zastosowania.

Zdolność do kolimacji wiązek laserowych daje mikrometrom optycznym opartym na laserach znaczną przewagę, ponieważ oznacza mniej rozproszonego światła na krawędziach mierzonego obiektu. Wiele rozproszonych odbić lub duża ilość światła rozproszonego powoduje powstanie niepożądanego sygnału tła i zmniejsza kontrast. Słaby kontrast oznacza pogarszający się stosunek sygnału do szumu i potencjalnie utrudnia dokonanie precyzyjnego pomiaru.

Zastosowania mikrometrów laserowych.

Jednym z kluczowych zastosowań mikrometrów laserowych jest dokonywanie pomiarów bez kontaktu z mierzonym obiektem. Możliwość wykonywania pomiarów jednoosiowych, dwuosiowych oraz w większej ilości osi za pomocą mikrometrów laserowych oznacza, że można ich używać do rekonstrukcji obiektu w wielu wymiarach. Możliwość szybkiego skanowania obiektów bez przerywania procesu przetwarzania przemysłowego oznacza, że systemy sprzężenia zwrotnego w locie mogą być wdrażane w celu zaawansowanej kontroli procesu. Zastosowanie wielu osi pomiarowych pozwala nie tylko mierzyć obiekt, możliwa jest kontrola powierzchni, ponieważ mierząc w trzech lub większej ilości osi możemy wykrywać niejednorodności powierzchni mierzonego obiektu. Możemy wykrywać np. wypukłości na powierzchni mierzonego obiektu jak rurka lub filament.

Wysoka rozdzielczość przestrzenna pomiarów laserowych mikrometrów sprawia, że idealnie nadają się do złożonych zadań produkcyjnych, które wymagają wysokiego stopnia precyzji.

Postępy w mikrometrach laserowych.

Mikrometry laserowe są obecnie integrowane z bardziej złożoną robotyką, aby tworzyć zaawansowane systemy pomiarowe zdolne do analizowania wymiarów materiałów. W przypadku zastosowań wymagających małych zakresów tolerancji, stale poprawiająca się dokładność mikrometrów laserowych jest bardzo atrakcyjna, podobnie jak możliwość pomiaru obiektów o bardziej złożonych kształtach. Tradycyjnie takie pomiary musiałyby być wykonywane w trybie offline przy użyciu technik mikroskopowych, takich jak mikroskopia optyczna.

Ulepszone możliwości źródeł światła laserowego i detektorów są ważne dla dalszego rozwoju mikrometrów laserowych. W przypadku rewolucji przemysłowej 4.0 w produkcji, gdzie istnieje nacisk na większy stopień zautomatyzowania produkcji, wykrywanie i analiza online stają się krytyczne.
Aby zapewnić prawdziwą kontrolę procesu za pomocą mikrometrów laserowych, prędkości skanowania muszą być bardzo duże. Tam, gdzie pożądana jest większa dokładność i precyzja, rosną również wymagania dotyczące kolimacji lasera i rozmiaru plamki. Mikrometry laserowe są szeroko stosowanym narzędziem, a ich zdolność do wykonywania pomiarów bezkontaktowych oznacza, że prawdopodobnie tak pozostanie w nowej erze automatyzacji procesów produkcji.