Sensori di spostamento Laser

Uno dei principali motivi per cui questi sensori possono misurare pezzi fatti di materiali e caratteristiche diverse la loro capacità di eseguire misurazioni senza contatto ad alta precisione. Il sensore di spostamento laser ottimale può essere selezionato in base all’applicazione o al materiale del bersaglio (per esempio pezzi trasparenti o lucidi).

Se il pezzo è realizzato in metallo o in un altro materiale duro che non si graffia facilmente, può essere misurato con un calibro, un micrometro o altri strumenti a tasteggio fisico, oppure con un LVDT o altri sensori di spostamento a contatto in produzione in linea. Tuttavia, quando il pezzo è deformabile facilmente, possono verificarsi errori dovuti alla pressione di misurazione. Per bersagli delicati la cui qualità è influenzata dal contatto, come wafer, film sottili e superfici metalliche sensibili, è possibile utilizzare sensori di spostamento laser senza contatto per misurare dimenticandosi di errori o danni ai pezzi. Poiché consentono una misurazione stabile e senza contatto anche su superfici trasparenti o lucide, i sensori di spostamento laser permettono una vasta gamma di applicazioni.

Un posizionamento accurato dei sensori è necessario per l’automazione di processi come la verniciatura, la saldatura e il montaggio dei componenti. La testina compatta e leggera del sensore di spostamento laser confocale multicolore di KEYENCE può essere facilmente installata in linee con spazi angusti e determina con precisione la distanza dal pezzo consentendo un controllo della posizione altamente preciso senza compromettere.

L'unità ottica esterna permette di avere solo le lenti come parte chiave della testina di misura. La serie CL-3000 presenta testine compatte e leggere consentendo installazioni semplici nella macchine automatiche. La luce viene emessa e riflessa lungo lo stesso asse confocale della testina consentendo anche misure di profondità di fori ciechi. Inoltre, la testina non genera errori dovuti al calore o a disturbi elettrici/magnetici, garantendo una misurazione stabile. Nei controlli di assemblaggio i sensori di spostamento laser possono misurare le altezze dei pezzi anche ad alta velocità restituendo i risultati ai dispositivi di controllo produzione. Questa tecnologia consente di misurare in tempo reale altezze di pezzi con diversi piani anche se leggermente inclinati. In questo modo la qualità raggiunge livelli molto alti anche in processi 100% automatici.

Quando la riflettanza superficiale differisce tra la superficie del vetro e quella del disegno, si verificano tradizionalmente errori di tracciamento sulla superficie del disegno quando lo spessore viene misurato con sensori di spostamento laser posizionati su entrambi i lati del vetro. Il sensore di spostamento confocale Serie CL-3000 utilizza un metodo confocale multicolore che misura la posizione in cui la luce proiettata è a fuoco, consentendo una misurazione stabile e altamente precisa non influenzata dalle differenze nell’intensità della luce riflessa dal target. Questo minimizza l’effetto degli errori di tracciamento, migliorando il tempo del ciclo di ispezione.

Garantire una verniciatura automatica avanzata e ad alta precisione richiede non solo un robot dispenser sofisticato, ma anche un sensore di spostamento ad alte prestazioni che si muove insieme all’ugello, funzionando come l’occhio del dispenser. L’installazione del sensore di spostamento confocale Serie CL-3000 in modo che segua l’ugello del dispenser consente il controllo dell’altezza dell’ugello tramite la misurazione ed il feedback in tempo reale del valore di altezza rilevato. La testina compatta e leggera può essere facilmente installata accanto all’ugello del dispenser e riduce le vibrazioni residue nel momento in cui l'erogazione si interrompe. La tecnologia confocale multicolore utilizza un sistema coassiale per offrire un intervallo di misurazione più ampio e garantisce una misurazione stabile dell’altezza e il controllo del feedback senza essere influenzata da superfici trasparenti, a specchio o lucide dei materiali o dalla geometria del target come concavità, differenze di altezza e superfici inclinate o arrotondate.

I sensori di spostamento confocale Serie CL-3000 possono misurare stabilmente non solo il vetro trasparente, ma anche una vasta gamma di materiali di forme diverse con elevata precisione. Naturalmente, la misurazione senza contatto elimina la preoccupazione di danneggiare il vetro. Con la Serie CL-3000, fino a sei testine possono essere collegate contemporaneamente a un unico controller. Ad esempio, la planarità del vetro può essere controllata stabilmente misurando i quattro lati e il centro del vetro con un sistema composto da un controller e cinque testine, oppure misurando sei estremità con quattro o sei testine. Inoltre, come discusso sopra, tutti i sensori sono compatti e leggeri, rendendoli adatti per l’installazione in spazi ristretti o su bracci robotici. L’elettronica è mantenuta lontana dalla zona di misurazione nell’unità ottica, fornendo così un risultato stabile non influenzato né dal calore né dal rumore elettromagnetico.

Generalmente, si verificano riflessioni diffuse a causa della penetrazione della luce laser all’interno del PCB o della sua maschera di saldatura, che è un materiale tipo lacca disponibile solitamente in diversi colori. La natura semitrasparente della maschera di saldatura, combinata con diversi colori, può causare riflessioni diffuse quando viene misurata con un sensore di spostamento laser. Questo può portare a valori misurati instabili. I sensori di spostamento confocale Serie CL-3000 di KEYENCE possono emettere luce laser a più lunghezze d’onda per calcolare e misurare solo la banda di lunghezze d’onda della luce che ha messo a fuoco la superficie del bersaglio. Si possono ottenere valori misurati stabili con elevata precisione anche per PCB e altri oggetti facilmente penetrabili dalla luce—vetro, wafer di silicio, microlenti, ecc. Il vantaggio di questa tecnologia è che consente persino di misurare lo spostamento superficiale di una bolla di sapone senza influenzarne fisicamente la superficie.

Lo scopo di un sensore di spostamento di distanza è misurare la quantità di movimento o spostamento di un oggetto rispetto al punto di riferimento. Grazie al loro design, questi sensori solitamente misurano spostamenti nell’ordine dei micron e persino dei nanometri, con alcuni modelli capaci di misurare spostamenti ancora più piccoli del nanometro. Lo scopo di questi sensori, almeno in ambito produttivo, è fornire una misurazione precisa della posizione—una caratteristica che trova molte applicazioni. Misurare la posizione può fornire informazioni sul movimento dell’oggetto. Ad esempio, può essere utilizzato per monitorare il funzionamento di macchinari entro un certo intervallo e per il controllo qualità. Quest’ultimo aspetto è forse il più interessante, poiché è associato alla metrologia, permettendo di verificare le specifiche di misura esatte del prodotto tramite la misurazione dello spostamento.

Diversi fattori giocano un ruolo cruciale nel determinare il sensore adeguato per la tua applicazione, assicurando che il dispositivo e il suo metodo di misurazione si adattino alle tue esigenze specifiche. Intervallo, risoluzione e precisione sono di gran lunga i fattori più importanti nella scelta delle misurazioni di spostamento. Tuttavia, come visto sopra, non tutti i metodi di misurazione sono adatti a tutti i materiali e alcuni sensori sono migliori per la scansione di certi materiali rispetto ad altri. Bisogna anche considerare la velocità di campionamento, soprattutto se si misurano spostamenti dinamici— in tal caso è necessario un sensore con una velocità di campionamento adeguata.

Sebbene siano entrambi sensori di spostamento laser senza contatto, i sensori confocali e quelli a triangolazione laser funzionano secondo principi fondamentalmente diversi, il che li rende adatti a diverse applicazioni. La triangolazione laser si basa sull’emissione della luce su una superficie e sulla misurazione della luce riflessa dalla superficie sull’elemento ricevente. Qualsiasi variazione nell’angolo della luce riflessa è proporzionale allo spostamento della superficie del bersaglio. I sensori confocali, invece, trasmettono una varietà di lunghezze d’onda della luce e rilevano quale lunghezza d’onda è a fuoco sulla superficie del bersaglio. Al variare della lunghezza d’onda messa a fuoco, è possibile determinare la variazione della posizione del bersaglio. Tuttavia, grazie al loro design, che include una serie di lenti ottiche alloggiate all’interno di un tubo cilindrico, i sensori confocali tendono a essere più stabili rispetto ai sensori a triangolazione laser. Tuttavia, tendono anche a essere più lenti, dando quindi un vantaggio per le applicazioni ad alta velocità ai sensori a triangolazione laser.