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Mar 23, 2024

Misurazione completa di macchine utensili 3D

La produzione di componenti di precisione richiede precisione che nemmeno le macchine di lavorazione più moderne non sono in grado di fornire in modo affidabile. Il controllo di qualità implica quindi una misurazione ad alta precisione del

La produzione di componenti di precisione richiede precisione che nemmeno le macchine di lavorazione più moderne non sono in grado di fornire in modo affidabile. Il controllo qualità implica quindi una misurazione ad alta precisione dei componenti. Ciò avviene tipicamente con macchine di misura a coordinate in apposite sale metrologiche lontane dalla macchina utensile. Questa misurazione tattile è scomoda, lenta e possibile solo in campioni casuali. E quel che è peggio: dopo l'esecuzione del test, il pezzo deve essere nuovamente predisposto nella macchina utensile per eventuali rilavorazioni necessarie.

Alternativa alla misurazione delle coordinate MAncora

Il sensore ottico HoloTop NX sviluppato da Fraunhofer IPM offre una soluzione: misura la topografia della superficie del componente appena lavorato direttamente nella macchina utensile. Durante la misurazione il pezzo può rimanere posizionato. Il sensore ottico rileva la superficie e la profondità dei percorsi di fresatura su un'ampia area e rivela impostazioni imprecise dell'utensile con precisione micrometrica.

Gli errori di processo vengono quindi identificati direttamente nel risultato della lavorazione e corretti immediatamente tramite feedback al processo di produzione. Per la prima volta in assoluto, il sistema di misurazione HoloTop NX consente un vero controllo di qualità al 100% nel processo di produzione.

Olografia multi-lunghezza d'onda per misurazioni topografiche ad alta precisione

Il sistema utilizza l'olografia digitale a più lunghezze d'onda e, utilizzando un'interfaccia meccanica flessibile, può essere integrato in molte macchine utensili esistenti. È possibile misurare campi di misura di 12,5 x 12,5 mm². La topografia della superficie viene registrata con elevata precisione nella gamma del micrometro fino al millimetro e con velocità di misurazione e robustezza senza precedenti.

La famiglia di sensori HoloTop consente inoltre una misurazione 3D rapida ed estremamente accurata delle superfici dei componenti direttamente nella linea di produzione. Attualmente sono disponibili sistemi per il rilevamento di superfici comprese tra 15 × 15 mm² e 200 × 150 mm² con risoluzioni laterali comprese tra 3 e 30 µm e precisione fino a meno di 0,2 µm (3σ). Inoltre i sistemi HoloTop possono essere utilizzati nel controllo qualità di superfici metalliche di precisione (in particolare superfici di tenuta) o componenti elettronici (strutture microbump o circuiti stampati ad alta corrente).

Alla fiera Control, all'inizio di quest'anno, è stato presentato un sistema HoloTop 9M18 pronto all'uso, che ha consentito la misurazione di un'area di 18 × 18 mm² con 9 milioni di punti 3D in meno di 60 ms. Ripetibilità a punto singolo inferiore a 1 µm (3σ) ottenuta in condizioni di produzione.

Misurazione della topografia macroscopica con precisione microscopica

Le misurazioni tattili o le sonde ottiche, attualmente molto diffuse, sono fortemente limitate dal numero di punti di misurazione e dal notevole tempo di misurazione che ciò comporta. Inoltre, questi metodi hanno una capacità molto limitata di misurare strutture complesse come pendenze, solchi profondi, bordi alti o buchi. Le alternative ottiche richiedono generalmente un sistema di misurazione separato, il che significa che i pezzi devono essere impostati ripetutamente dopo l'ispezione. HoloTop NX stabilisce nuovi standard in questo campo: il sensore è completamente integrabile e vanta una distanza di lavoro molto ampia, un ampio campo di misurazione ed un'elevata precisione di misurazione.

L'olografia digitale multilunghezza d'onda si basa sul principio dell'interferometria, in cui la luce di un laser viene divisa in un raggio di misurazione e un raggio di riferimento. Mentre il raggio di misura colpisce la superficie dell'oggetto campione, il raggio di riferimento percorre all'interno del sensore un percorso ottico definito con precisione. Utilizzando una telecamera, il raggio di misurazione e il raggio di riferimento vengono quindi sovrapposti. Il modello di interferenza emergente contiene informazioni sulla topografia dell'oggetto campione. Con gli opportuni metodi numerici è possibile calcolare in una frazione di secondo la forma della superficie tecnica utilizzando la figura di interferenza. Non solo: poiché l'olografia digitale rileva in modo accurato e completo sia l'intensità che la fase del raggio di misura, è anche possibile calcolare numericamente la sua propagazione spaziale. In questo modo è possibile misurare la superficie dell'oggetto, anche se non viene visualizzata in alta risoluzione sul chip della fotocamera. Utilizzando più laser con diverse lunghezze d'onda, HoloTop è in grado di effettuare misurazioni inequivocabili fino al centimetro e fino al submicrometro.