Proiettore di profili automatico e digitale

I comparatori ottici sono una tipologia di strumenti di misura ottica utilizzati per l'ispezione e la misurazione nella produzione industriale. Il principio di funzionamento è simile a quello dei microscopi ottici, il che significa che non è necessario alcun contatto fisico quando si utilizza uno strumento di misura di questo tipo. Ciò li distingue dagli strumenti manuali, come i metri o i calibri a corsoio, che si basano sul contatto tra lo strumento e il pezzo su cui effettuare la misurazione.

Diamo un'occhiata alla modalità di utilizzo di un comparatore ottico. Innanzitutto, il campione viene posizionato sul piatto e illuminato dal basso. In questo modo, il profilo del campione, ovvero la sua sagoma, viene proiettato sullo schermo. A questo punto, esistono due modi per utilizzare il comparatore ottico. L'operatore può effettuare la misurazione tramite il comparatore ottico utilizzando la misurazione della sagoma oppure il confronto dei punti. La misurazione della sagoma consiste nel misurare l'ombra tenendo conto della distorsione dovuta all'ingrandimento. In alternativa, il confronto dei punti utilizza uno schermo su cui è proiettata un'immagine di riferimento. L'ombra viene quindi spostata in modo da coincidere con ciascun punto dell'immagine e il tecnico misura la distanza percorsa dal tavolino del comparatore ottico.
La versione KEYENCE dei comparatori ottici – i sistemi di misurazione istantanea (IM) – utilizza una tecnologia avanzata per rendere il processo di misurazione più veloce, semplice e preciso. Una volta che il pezzo viene proiettato sullo schermo grazie a una combinazione di luci, lenti di precisione e telecamera ad alta risoluzione, questi comparatori ottici automatici elaborano la sagoma dell'oggetto eliminando automaticamente bave e frammenti che potrebbero causare misurazioni non accurate. Una volta elaborata la forma, la misurazione del pezzo avviene in modo automatico e istantaneo e i risultati vengono visualizzati sullo schermo. Questo sistema ottico telecentrico viene utilizzato per consentire misurazioni accurate senza errori dell'operatore.

I comparatori ottici convenzionali possono distorcere l'ombra di un target a seconda dell'altezza e della larghezza, il che comporta un dispendio di tempo aggiuntivo per ottenere misurazioni corrette. KEYENCE ha integrato una lente telecentrica nei propri comparatori ottici per garantire immagini senza distorsioni sul proiettore di profili.

Grazie alla lente telecentrica integrata nei comparatori ottici, il sistema è in grado di mantenere un ingrandimento costante e preciso. Anziché presentare variazioni legate alle dimensioni, l'obiettivo telecentrico delle IM garantisce una visione dall'alto dell'immagine 2D senza errori di prospettiva dovuti alle diverse altezze. Inoltre, il sistema KEYENCE regola automaticamente l'illuminazione, la messa a fuoco e il posizionamento del programma in base al pezzo (o ai pezzi) sul piatto, fornendo rapidamente i risultati.

I comparatori ottici sono stati originariamente progettati per ispezionare i contorni dei campioni. Successivamente sono stati introdotti modelli dotati di funzioni di misurazione. Alcuni comparatori ottici di grandi dimensioni presentano schermi con diametro superiore a 1 m.

I comparatori ottici sono noti anche come proiettori di profili, ombrografia o strumenti di misurazione comparativi.

Un compattatore ottico standard illumina dal basso e proietta l'ombra dell'oggetto da misurare, posizionato sul piatto, attraverso una lente di proiezione su uno schermo. Per questo motivo è noto anche come proiettore di profili o ombrografia.

In questo caso, l'immagine proiettata è un'immagine ingrandita con un rapporto di ingrandimento corretto rispetto all'oggetto da misurare, e le dimensioni del target vengono misurate analizzando questa immagine.

Nel comparatore ottico viene utilizzato un sistema ottico denominato “sistema ottico telecentrico”, che consente di proiettare l'immagine con un ingrandimento accurato da qualsiasi posizione sul piatto. Il sistema ottico telecentrico si differenzia dalle lenti convenzionali in quanto non presenta alcuna distorsione ottica. Con una lente tradizionale, gli oggetti vicini appaiono grandi mentre quelli lontani appaiono piccoli, il che permette di valutare la prospettiva. Le lenti telecentriche, al contrario, proiettano oggetti vicini e lontani della stessa dimensione.
Questa lente telecentrica presente sul comparatore ottico KEYENCE consente di acquisire l'immagine di un oggetto con il corretto ingrandimento senza distorsioni.

Il comparatore ottico della serie IM (Instant Measurement) di KEYENCE è stato progettato per essere il comparatore ottico di nuova generazione. Noto per il motto “Basta posizionare e premere”, il sistema di comparazione ottica KEYENCE rende il processo di misurazione un'attività semplice che riduce il tempo di ispezione.

I comparatori ottici tradizionali richiedono una manutenzione periodica per garantire misurazioni continue e accurate. La manutenzione viene spesso eseguita in loco da un tecnico, poiché lo strumento è generalmente troppo ingombrante per essere spedito fuori sede per la manutenzione periodica.
Inoltre, è necessaria una taratura periodica per verificare che la precisione sia conforme alle specifiche. Il ciclo di taratura di un comparatore ottico va da 6 mesi a 3 anni. Come per la manutenzione, la taratura viene generalmente eseguita in loco.

Maggiori dettagli

Posizionare l'oggetto sul piatto del comparatore ottico.
Per misurare le dimensioni, viene applicata una scala all'immagine ingrandita proiettata sullo schermo del comparatore ottico. In alternativa, è possibile utilizzare il piatto XY e misurare le dimensioni in base allo spostamento.
Uno strumento di misura con comparatore ottico dotato di funzione di calcolo automatizzato è in grado di ottenere diversi risultati di misura, quali larghezza, diametro e angolo, rilevando i punti di misura mentre si sposta il piatto del comparatore ottico.

Posizionare l'oggetto da misurare sullo schermo e regolare l'altezza del piano del comparatore ottico per mettere a fuoco.
Successivamente, allineare l'orientamento del lato che si desidera misurare sull'immagine proiettata con l'orientamento della linea di riferimento dello schermo. Impostare il valore del tavolino XY su 0.
Successivamente, muovere il tavolino del comparatore ottico utilizzando la maniglia di spostamento e allineare l'altro lato dell'immagine proiettata da misurare con la linea di riferimento dello schermo.
A questo punto, viene visualizzata la grandezza dello spostamento del tavolino del comparatore ottico in ciascuna delle direzioni X e Y; questo valore diventa quindi il valore misurato. Nel caso di una misurazione semplice in una sola direzione, viene utilizzata la grandezza dello spostamento sul comparatore ottico solo nella direzione X o Y.

Posizionare l'oggetto da misurare sul piatto del comparatore e regolare l'altezza del tavolino per mettere a fuoco.
Successivamente, allineare il punto centrale del cerchio sull'immagine proiettata con il punto in cui è visibile la linea di riferimento dello schermo.
Nel caso del raggio, prendere come punto di riferimento lo 0 e spostare il piatto per verificare l'entità dello spostamento nel punto in cui il bordo del cerchio si trovava al centro del piano. Nel caso del diametro, sposta il piatto dal punto in cui si trova fino al bordo del cerchio, prendere come punto di riferimento lo 0 e spostarsi al bordo opposto per verificare l'entità dello spostamento. In entrambi i casi, è comune effettuare la misurazione in quattro direzioni a forma di croce.
Inoltre, è possibile effettuare la misurazione sul comparatore applicando allo schermo una scala graduata concentrica denominata “grafico”. Nel caso di un comparatore ottico con funzione di calcolo, il diametro e il raggio vengono calcolati automaticamente prendendo tre punti di misurazione sul bordo del cerchio.

Esistono diversi modi per misurare gli angoli con un comparatore ottico.
Un metodo consiste nel verificare il grado di rotazione del tavolino ruotandolo nella direzione θ, allineando la linea retta dell'immagine proiettata con la linea di riferimento dello schermo.
Esiste un metodo di verifica che consiste nel posizionare sullo schermo un foglio denominato “grafico” con una scala di precisione simile a quella di un goniometro.
Su un comparatore ottico dotato di funzione di calcolo, l’angolo viene calcolato specificando due linee rette.

Esistono diversi tipi di grafici che possono essere utilizzati con un comparatore ottico.
Per misurare il diametro e il raggio, sono disponibili dei cerchi concentrici. Per misurare gli angoli, sono disponibili dei segni radiali. Inoltre, alcune scale sono disposte a griglia per consentire la lettura dei valori delle coordinate XY. Entrambe vengono posizionate sullo schermo dello strumento di misura del comparatore e misurate allineandole con l'immagine proiettata.

I dispositivi di fissaggio utilizzati per i comparatori ottici servono a fissare l'oggetto da misurare nella posizione corretta. Ad esempio, un oggetto rotondo può essere fissato in posizione orizzontale mediante un sistema di fissaggio, oppure è possibile fissare un oggetto la cui superficie inferiore non è piana in una posizione adatta alla misurazione.
Esistono diversi tipi di dispositivi di fissaggio per i comparatori ottici, tra cui morsetti, pinze e magneti.

Il grafico di sovrapposizione viene utilizzato allineandolo all'immagine di misurazione proiettata sullo schermo. Esistono vari tipi di grafici: ad esempio, vengono generalmente utilizzati quelli a griglia o con scala concentrica.
Inoltre, sovrapponendo il grafico in cui il valore di progetto dell'oggetto da misurare è ingrandito con lo stesso ingrandimento, è possibile vedere come il contorno del valore di progetto differisca dall'oggetto da misurare effettivo sovrapponendolo all'immagine proiettata.

Il comparatore ottico non solo è in grado di illuminare dal basso e trasmettere la luce per creare un'ombra, ma può anche illuminare dall'alto (dal lato della lente) per proiettare i contorni.
Anche se il target risulta difficile da misurare utilizzando solo l'immagine in trasmissione (retroilluminata), è possibile misurarlo ricorrendo all'epi-illuminazione del comparatore ottico.

Le tende oscuranti servono a bloccare la luce proveniente dall'esterno. Vengono utilizzate per proiettare una forma con maggiore precisione su un comparatore ottico, bloccando la luce ambientale.

Sebbene il comparatore ottico sia uno strumento di misura pratico in grado di eseguire diverse misurazioni, gli utenti possono incontrare alcune difficoltà nell'utilizzo di uno strumento di misura convenzionale di questo tipo.

La posizione su cui si effettua la messa a fuoco di un comparatore ottico varia a seconda dell'operatore, causando un errore di misurazione.
L'efficienza del lavoro e i valori misurati variano a seconda dell'abilità dell'operatore.
Non solo le competenze dell'operatore influiscono sui valori, ma esistono anche altri fattori legati all'ambiente di lavoro. Ad esempio, le vibrazioni ambientali causate dalle attività in corso in officina possono compromettere il posizionamento. Un altro fattore può essere il numero di utilizzatori del comparatore ottico, il che comporta misurazioni differenti.

Quando si confrontano le forme, è necessario sovrapporre all'immagine proiettata un disegno ingrandito 10 volte e controllare visivamente la differenza.
Non è possibile ricavare i valori numerici delle differenze dalle quote e dai disegni utilizzando lo strumento di misura.
È difficile archiviare e confrontare i dati, ad esempio trasferendo le forme dei contorni su carta da lucido.

Ci vuole tempo per spostare manualmente il piatto XY del comparatore ottico al fine di regolare la posizione e l'orientamento dell'oggetto da misurare e acquisire una per una le coordinate dei punti di misura.
Nel caso di un oggetto con un dislivello, è necessario mettere a fuoco ogni variazione di altezza del punto di misura.
La creazione dei vari documenti e dei profili è un processo manuale che richiede molte ore di lavoro.
Inoltre, è necessario un tecnico specializzato per utilizzare il comparatore ottico, registrare le misurazioni e preparare i report. Se la vostra azienda non ne ha già uno in organico, l'esternalizzazione può rivelarsi costosa.