Plus que des jauges laser

Source de l'image : Novacam

Les jauges à triangulation laser existent et sont largement utilisées depuis plus de 50 ans, de nombreux utilisateurs les considérant comme des articles de base. Les laminoirs utilisent des jauges laser pour vérifier la planéité de la tôle laminée, les fonderies les utilisent pour mesurer la hauteur du métal en fusion et les constructeurs automobiles les utilisent pour vérifier l'ajustement et la finition des voitures. Les prix ont baissé au fil des années et les capacités se sont améliorées. Effectuer des mesures au millième de pouce sur plusieurs pouces de portée peut coûter quelques centaines de dollars, les capteurs longue portée et très robustes coûtant un peu plus. Ces capteurs offrent une fiabilité et une robustesse élevées, mais avec quelques problèmes persistants tels que le bruit de « tache laser » observé sur les surfaces rugueuses et les textures variables qui posent encore certains défis.

Au cours des 10 à 20 dernières années, de nouveaux capteurs optiques ont été introduits sur le marché qui offrent de nouvelles capacités telles que des capacités submicroniques pour la mesure de petites pièces de précision ainsi que des capacités de mesure de surface en ligne, auparavant uniquement possibles avec des instruments à stylet de précision pas vraiment compatibles. avec l'environnement de fabrication en cours. Ces outils plus récents incluent :

Il existe plusieurs fournisseurs de ces outils et, bien sûr, de nouvelles variantes sont toujours développées. Dans cet article, nous examinerons le fonctionnement de ces nouveaux capteurs optiques et comment ils pourraient être utilisés pour répondre aux besoins critiques en matière de qualification de pièces et de contrôle de processus dans les applications de fabrication de précision.

La profondeur de mise au point (DFF) utilise un effet souvent observé en photographie. Une caméra peut obtenir une image nette à une certaine distance, mais les éléments plus proches ou plus éloignés peuvent être flous. En prenant un plus grand nombre d'images avec différents réglages de mise au point et en recherchant les caractéristiques par clarté pour chaque réglage de mise au point, l'utilisateur peut créer une carte de la plage pour chaque point de l'image qui est net à une certaine distance focale. [1] Certains systèmes de microscope utilisent cette approche pour définir les régions de chaque image qui sont les mieux focalisées, puis combinent ces régions pour créer une image unique et nette. Une application de cet outil a été l'inspection des cartes de circuits intégrés pour vérifier le placement des pièces et des soudures.

Une manière différente d'examiner la clarté de la mise au point en utilisant uniquement ce qui est au point consiste à utiliser un modèle de l'imagerie optique et la quantité de flou de défocalisation à chaque point éloigné de tout plan de mise au point pour estimer la distance entre une caractéristique particulière de l'image et un point précis. meilleure image de mise au point. La profondeur depuis la défocalisation a le potentiel de créer une carte continue de tous les points de distance sur un sujet, avec beaucoup moins de plans d'image que les méthodes de profondeur depuis la mise au point.

L'hypothèse selon laquelle il faut se concentrer sur quelque chose partout où vous mesurez doit encore être satisfaite pour ces deux approches. Mais plutôt que d'interpoler entre les meilleurs points de plage d'image de mise au point en utilisant la profondeur de mise au point, l'ampleur et la nature de la défocalisation des bords et des caractéristiques peuvent être utilisées pour déterminer analytiquement la plage de chaque caractéristique.

Ces deux méthodes ont été utilisées pour cartographier de petites pièces telles que l'électronique, la cartographie d'outils de coupe et les filetages de vis ainsi que, dans une certaine mesure, pour mesurer l'état de surface des pièces métalliques usinées. La limite de mesure de l'état de surface avec des méthodes basées sur la mise au point est atteinte lorsque la texture est inférieure à la résolution optique de la lentille, qui pour un petit champ de quelques dixièmes de pouce (quelques millimètres) peut être de 20 millionièmes de pouce (0,5 microns). En dessous d’un certain niveau pratique, la méthode optique ne peut rien voir sur lequel se concentrer. Mais pour les surfaces mesurables, une mesure en quelques secondes peut être obtenue sur des pièces et des zones de quelques pouces et sous le dixième de mil (1 à 2 microns).

Les méthodes confocales existent depuis longtemps et sont utilisées en biologie pour mesurer la structure cellulaire. Les anciens microscopes confocaux étaient strictement des instruments de laboratoire qui fonctionnent de la même manière que la méthode de profondeur de mise au point, mais avec une touche supplémentaire sous la forme d'un filtre optique qui bloque simplement toute lumière provenant de tout point non mis au point. Il s'agit généralement de mesures basées sur des points plutôt que de mesures de surface comme ci-dessus, mais elles sont également disponibles sous forme de mesures linéaires. La nouveauté de ces dernières années a été l’utilisation d’un effet de focalisation chromatique ou « couleur » où différentes couleurs de lumière se concentrent à différentes distances. [2] De cette manière, un dispositif de tri des couleurs (tel qu'un spectromètre) peut déterminer rapidement la plage de chaque point sans avoir besoin de scanner mécaniquement le capteur en profondeur comme le faisait l'ancienne conception confocale. Cela permet des mesures plus rapides (en milliers de points par seconde) dans une plage de travail pouvant aller d'une fraction de pouce à pouces de profondeur (quelques millimètres à centimètres).