Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Měření ve 3D je nejen moderní, ale i efektivní

V dubnu 2021 společnost Micro-Epsilon uvedla na trh snímač surfaceCONTROL 3D 3500, který je v jejím sortimentu produktů horkým kandidátem na novinku roku. Tento snímač, jehož obrázek je na obálce nynějšího čísla, otevírá brány modernímu měření ve 3D. Článek popisuje novinku detailněji, včetně celé kategorie produktů surfaceCONTROL.

 

Znalci produktů Micro-Epsilon možná namítnou, že 3D skenery již v kategorii scanCONTROL existují (v časopise Automa jsme o nich psali několikrát, včetně jejich využití při výrobě elektroniky, v automobilovém průmyslu, ve sklářském průmyslu, v potravinářství nebo v robotických pracovištích). Jde o profilové skenery, které mohou sejmout 3D obraz poskládáním jednotlivých profilů za sebe, což běžně znamená přejet skenerem nad měřeným objektem, buď pomocí lineárního posuvu, popř. robotickou rukou, nebo umístěním objektu na pás pohybující se konstantní rychlostí. Nový snímač surfaceCONTROL však sejme celý obraz najednou, takže objekt zůstává po dobu měření v přesně dané pozici (obr. 1). Měření je mnohem rychlejší (získání dat pro kompletní 3D snímek trvá, podle velikosti a složitosti tvaru, od 0,2 s) a 3D obraz dosahuje vyšší kvality. Původně byly snímače této kategorie určeny k jemné kontrole povrchů, avšak díky zmíněné novince lze pohodlně zkontrolovat téměř jakýkoliv matný objekt. Typické úlohy mohou být kontrola vzdálenosti, kontrola osazení desek plošných spojů, vyhledávání defektů, měření úhlu mezi základnou a součástkou, kontrola vyraženého textu, nánosu lepidla apod. (obr. 2). Na vysoce reflexní objekty je nutné použít snímače z kategorie reflectCONTROL, ty však budou představeny až příště.

 

Kompaktní snímač se snadnou instalací

Snímač je na první pohled robustní, jeho hmotnost je 1,9 kg a po stranách má masivní chladiče. Kryt je opravdu odolný (třída krytí je IP67), a přestože se pod ním skrývají dvě kamery po stranách a velká projekční jednotka uprostřed, je stále v dostatečně kompaktním provedení, které umožňuje poměrně snadnou integraci do výrobní linky nebo měřicího pracoviště.

Snímač funguje na principu vysílání sekvence vzorů projekční jednotkou, jejichž difuzní odrazy snímají obě kamery (obr. 2). Díky změnám různých světelných vzorů se získají tzv. hodnoty přiblížení, které jsou určeny k dalšímu zpracování matematickým algoritmem. Ve snímači je počítač, který vyhodnocuje 3D data a vypočítá tzv. mračno bodů, ze kterého lze odhalit i malé vady povrchu. Tato data jsou ze snímače přenášena k dalšímu zpracování pomocí digitálního rozhraní GigE Vision či GenICam. Při po­užití jednotky 2D/3D Gateway II lze komunikovat prostřednictvím sítí EtherNet/IP,
Profinetu a EtherCAT.

 

Technické specifikace

Snímače byly uvedeny zatím ve dvou provedeních, a to SC3500-80 a SC3500-120. Liší se měřicím rozsahem zařízení (80 × 50 mm ve vzdálenosti 130 mm a 120 × 75 mm ve vzdálenosti 206 mm). Rozdíl je i v rozlišení a jako u většiny snímačů lepších hodnot dosahuje ten s menším měřicím rozsahem. „Více přesnosti“ – slogan Micro-Epsilon platí i zde. Snímač s menším rozsahem dosahuje rozlišení 1 µm v ose Z při opakovatelnosti měření s rozdílem menším než 0,4 µm a to už je opravdu úctyhodné.

Další technické parametry se nacházejí v katalogu (https://www.micro-epsilon.cz/download/products/dat--surfaceCONTROL-3D-3500--en.pdf). Oba snímače jsou k dispozici ve verzi pro integrátory, kdy se počítá s tvorbou vlastního softwaru, a ve verzi s plnou podporou softwaru 3DInspect.

 

Vyladěný software je mocný nástroj

Během několikaletého vývoje byl na software kladen velký důraz. Snímač funguje s programem 3DView, který je stejný i pro scanCONTROL. Ten je určen k nastavení snímače, vizualizaci a exportu dat pro další zpracování a je volně ke stažení na stránkách Micro-Epsilon. Ještě zajímavější je 3DInspect, který využívá podobné rozhraní, má ale několik zásadních funkcí navíc (obr. 3). Dokáže např. vyrovnat a ukotvit objekt podle vybraných bodů, takže snímek dalšího kusu na pásu se softwarově vyrovná do stejné polohy jako předchozí. Poté mohou být vyfiltrovány body zájmu a spočítány vzdálenosti či úhly mezi nimi. Podle libovolného množství kritérií tak lze provést výstupní kontrolu kvality.

Společnost Micro-Epsilon klade důraz na to, aby každá funkce byla využitelná, měla smysl a aby se s ní dobře pracovalo. To je důležitější než závody v počtu možností, které nefungují. Uživatel tudíž dostane vyladěný balíček, s nímž dokáže zpracovat většinu úkonů, a to pohodlně a správně.

 

3D budoucnost

Ve 3D vidí společnost Micro-Epsilon budoucnost moderního měření, a proto i nadále bude zdokonalovat svoji nabídku v tomto směru. Kromě této produktové skupiny probíhají rozsáhlé změny v nabídce 2D/3D laserových profilových skenerů se snahou nabídnout jak kompletní řešení koncovým uživatelům, tak paralelně podporu pro integrátory, vývojáře i programátory.

(MICRO-EPSILON Czech Republic, spol. s r. o.)

 

Obr. 1. Snímač surfaceCONTROL 3D 3500 snímá, na rozdíl od profilových skenerů, celý předmět najednou

Obr. 2. Princip funkce

Obr. 3. Software 3DInspekt ve snímku vyhledá body zájmu, určí polohu měřeného objektu a změří jeho rozměry a tvary