Optyczne urządzenia pomiarowe zapewniają z jednej strony wysoką precyzję pomiaru, a z drugiej nie powodują zmian geometrii mierzonego elementu. Dostępne na rynku rozwiązania są uniwersalne, zapewniają coraz krótszy czas wykonania pomiaru i pozwalają na łatwą analizę zebranych danych.

– Jednym z trendów w obszarze pomiarów przemysłowych jest coraz szersze stosowanie bezdotykowych głowic pomiarowych, od głowic wykorzystujących wiązkę lasera (punktowo lub w postaci linii do pozyskiwania jednocześnie dużej liczby punktów powierzchniowych) po głowice optyczne, jak kamery czy rzutniki światła strukturalnego – mówi Witold Siemieniako, prezes zarządu Hexagon Manufacturing Intelligence.

W grupie optycznych urządzeń pomiarowych można znaleźć wiele różnorodnych narzędzi różniących się zakresem zastosowania, sposobem dokonywania pomiaru, a także dokładnością uzyskanego wyniku. Urządzenia optyczne wykorzystywane są do pomiaru m.in. takich materiałów jak tworzywa sztuczne i elastomery, a także do elementów ze stali czy aluminium, dlatego znajdują zastosowanie w rozmaitych branżach przemysłowych.

Manualna obsługa i pomiar 2D

Dynamiczny rozwój tego sektora branży pomiarowej nie oznacza jednak, że wszystkie propozycje producentów z tego obszaru charakteryzują się najwyższym poziomem zaawansowania technicznego. W tej grupie urządzeń znajdziemy nie tylko wysoce zautomatyzowane rozwiązania ze sterowaniem CNC, ale też manualne urządzenia pomiarowe, np. lupy umożliwiające mierzenie długości, średnic czy grubości różnych elementów. Do wykonywania nieskomplikowanych pomiarów cech jedno- lub dwuwymiarowych, w tym m.in. długości, średnic, kątów czy odległości między dwoma punktami, często wykorzystuje się projektory pomiarowe, czasem wyposażone w sterowanie CNC.

Mniej skomplikowane i zaawansowane technologicznie urządzenia z klasyczną optyką używane są do bezpośredniej inspekcji w pracowniach pomiarowych i warsztatach powiązanych z zakładami produkcyjnymi oraz wykonywania pomiarów precyzyjnych w warunkach laboratoryjnych. Po tego typu rozwiązania wciąż jeszcze sięgają przedsiębiorstwa z sektora produkcji maszyn, przemysłu metalowego, chemicznego i elektronicznego.

Zaawansowane rozwiązania

Postęp technologiczny, jakiego jesteśmy świadkami praktycznie we wszystkich dziedzinach życia, nie omija także branży pomiarowej, w tym urządzeń do przeprowadzania pomiarów optycznych. Do głosu zaczynają dochodzić coraz bardziej zaawansowane urządzenia i systemy pomiarowe, w tym dokonujące pomiarów w technologii 2D i 3D oraz w pełni zautomatyzowane trzyosiowe układy z sensorami krawędziowymi (obejmujące zaawansowane maszyny współrzędnościowe).

Poza skracaniem czasu pomiarów możliwością analizy danych całej powierzchni i zapewnieniem ich jak najwyższej jakości widoczna jest także, jak zauważa Tomasz Danyluk, dyrektor wdrożeń i rozwoju w firmie Lenso, chęć zautomatyzowania całego procesu pomiarowego przy jak największym wykluczeniu wpływu użytkownika.

Współczesne systemy zapewniają wysoką dokładność i powtarzalność pomiarów złożonych przedmiotów. Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii komputerowej coraz doskonalsze są też możliwości oprogramowania maszyn pomiarowych – oferują one m.in. zaawansowaną wizualizację powierzchni czy obsługę modeli CAD. Nowoczesne oprogramowanie obejmuje pomiary zarówno bardzo małych detali, gdzie przeprowadzenie procesu wymaga znacznego powiększenia, jak i większych elementów, do których stosuje się pomiar bezkontaktowy.

Trend związany z automatyzacją pomiarów umożliwia znaczące odciążenie metrologów, którzy mogą się zająć rozwiązywaniem problemów jakościowych zamiast obsługą prostych narzędzi pomiarowych. Wpływa to także na ograniczenie możliwości wystąpienia błędu ludzkiego. Zauważalną tendencją jest również integrowanie urządzeń pomiarowych w liniach produkcyjnych.

Jak wyjaśnia Arkadiusz Janiszewski, inżynier sprzedaży w firmie ZEISS Industrial Quality Solutions, po swoistym wyścigu o dokładność urządzeń pomiarowych obecnie zauważalne są dwa trendy. Pierwszy to pomiary dostarczające dużej ilości danych o dokładności wystarczającej do produkcji konkretnych elementów – zgodnie z założeniem „good enough”. Takie podejście stawia jednak przed producentami  rozwiązań pomiarowych wyzwanie dotyczące magazynowania dużych ilości danych i ich analizy (na bieżąco w celu dokonywania korekty procesów produkcyjnych i/lub w innym czasie w celu analizowania procesu produkcji). Drugi nurt to nacisk na rozwój oprogramowania zarówno pod względem możliwości jego zastosowania, jak i intuicyjności interfejsu (usability).

Skanery 3D

Coraz częściej w metrologii przemysłowej wykorzystywane są optyczne skanery 3D. To wciąż dość innowacyjna technologia, która wyróżnia się bardzo wysoką dokładnością pomiarów, ich powtarzalnością i dużym zakresem pomiarowym. Dzięki temu przedsiębiorstwo może szybciej wdrażać nowe projekty i w ten sposób uzyskiwać przewagę rynkową. Proces skanowania znacząco bowiem skraca czas pomiarów, kontroli jakości i uruchomienia produkcji np. pierwszych sztuk lub prototypów, co w rezultacie przekłada się na mniejsze koszty wdrożenia nowych produktów. Technologia ta doskonale uzupełnia pracę laboratoriów pomiarowych i centrów kontroli jakości, ułatwiając proces projektowania i zarządzania coraz bardziej złożonymi projektami.

Skanery 3D doskonale sprawdzają się np. w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, AGD, zbrojeniowym oraz wszędzie tam, gdzie jakość odgrywa kluczową rolę w działalności przedsiębiorstw.

Coraz więcej branż

Duża uniwersalność, dokładność i powtarzalność zaawansowanych systemów i urządzeń pomiarowych, a także możliwość wykonywania pomiarów bezpośrednio na linii produkcyjnej sprawia, że po tego typu rozwiązania sięga coraz więcej producentów z różnych branż. Typowe maszyny optyczne wyposażone w kamery mają zastosowanie m.in. w produkcji protez i implantów medycznych, elementów elektroniki oraz przemyśle lotniczym.

Jak wyjaśnia Witold Siemieniako z Hexagon, same głowice optyczne mogą też stanowić dodatek do stacjonarnych maszyn pomiarowych i są wykorzystywane najczęściej do pomiaru elementów giętkich, jak guma czy pianka. – Natomiast jeśli chodzi o skanery laserowe, to najczęstszym zastosowaniem jest cyfrowy pomiar dużych powierzchni blaszanych lub elementów wykonywanych z innych materiałów niepodlegających dokładnej obróbce mechanicznej w celu znalezienia ich kształtu lub tworzenia modeli CAD.

Także urządzenia pomiarowe GOM oferowane przez firmę Lenso znajdują zastosowanie w rozmaitych gałęziach przemysłu. Z uwagi na zaawansowaną technologię oraz inteligentne oprogramowanie systemy te pozwalają na automatyzację oraz zwiększenie efektywności wielu procesów produkcyjnych.

– Możemy pochwalić się owocną współpracą z producentami komponentów samochodowych, firmami biofarmaceutycznymi, producentami sprzętu gospodarstwa domowego, producentami turbin wiatrowych, a także wieloma innymi przedsiębiorstwami, dla których szybkość i precyzja pomiarów stanowią priorytet. Dodatkowym atutem jest fakt, że mierzymy całą pożądaną powierzchnię i uzyskujemy dane, które łatwo zinterpretować. – mówi Tomasz Danyluk. – Współpracujący z nami przedsiębiorcy doceniają nie tylko dokładność pomiarów, ale też ich szybkość i powtarzalność. Odpowiednio skonfigurowane urządzenia firmy GOM powodują, że seryjna kontrola jakości jest znacznie krótsza.

Również Arkadiusz Janiszewski potwierdza bardzo szerokie zastosowanie optycznych urządzeń pomiarowych. Firma ZEISS ze swoimi produktami jest obecna niemal we wszystkich gałęziach przemysłu – od maszynowego i narzędziowego, poprzez lotnictwo i automotive, aż po elektronikę i przemysł medyczny.

– Klienci w każdej z nich napotykają na trudności pomiaru niewielkich lub elastycznych elementów, trudnych do zmierzenia metodą stykową. Zastosowanie tutaj znajdą optyczne urządzenia 2D i 3D wykorzystujące przetwarzanie obrazu – wymienia Arkadiusz Janiszewski.

– Skanery 3D natomiast wykorzystywane są przez klientów, którzy potrzebują dużej ilości danych do porównania pełnej geometrii sprawdzanego elementu z modelem CAD. Dobór urządzenia zawsze zależy od potrzeb klienta. Trudno wyznaczyć tutaj nawet kilka głównych zastosowań charakteryzujących branże. Ilu klientów, tyle różnorodnych potrzeb.