Виды контактных профилометров

• Профилометр с постоянной трассой интегрирования
• Профилометр со скользящей трассой интегрирования
• Профилометр с механотронным преобразователем (завод «Калибр»)

Система OPTICLINE - это универсальное решение для применения на производстве.

Деталь устанавливается в станцию и сканируется оптической системой. Подготовка стратегии измерения выбранных параметров занимает несколько минут, после чего однотипные
детали измеряются по одной программе с выводом протокола измерения за несколько секунд. Высокая скорость измерения позволяет использовать подобные приборы для 100%
автоматизированного контроля.

Существует возможность сочетать различные измерительные функции в зависимости от заданной программы измерений. После чего начинается оптимизированное, автоматическое измерение.

Естественно, что сама шероховатость поверхности в момент изменения есть величина неизменная, хотя сигнал, который возникает на выходе прибора в момент скольжения (сканирования) рабочего органа по профилю поверхности, функционально зависит от геометрии самого профиля и от скорости сканирования. Передвигаясь по поверхности, сканирующее устройство совершает колебания в такт с микрогеометрией профиля, осуществляя преобразование рельефа в сигнал определенной частоты и амплитуды. Очевидно, что измерения параметров шероховатости поверхности при помощи средств, в которых реализованы оптические═ методы, является по существу динамическими измерениями. При этом инерционным и демпфирующим звеньям, как и всем приборам, работающим в динамическом режиме измерения, свойственны погрешности: собственно динамические и вынужденно динамические.

На рисунке 1.6 показана схема прибора для сравнения шероховатости поверхности детали с эталоном. Луч лазера делится на два, одним из которых зондируется эталон, а другим √ образец. С помощью полупрозрачных зеркал рассеянные эталоном и образцом световые потоки направляются на соответствующие фотопреобразователи, а полученные с них электрические сигналы √ в устройство сравнения. Естественно, что точность работы такого прибора сравнительно невысока, а, главное, при переходе с одного типа деталей на другой требуется изготовление нового эталона.

Рис.1.6. Схема лазерного прибора для контроля шероховатости поверхности методом сравнения: 1- лазер; 2- разделительная призма; 3- зеркала; 4‑ полупрозрачные зеркала; 5- эталон; 6- образец; 7‑ фотопреобразователи; 8- устройство сравнения; 9- индикатор результатов.

Более совершенным является измеритель ╚Микрон╩, схема которого показана на рис.1.7.а. На примере работы этого прибора можно наглядно показать, насколько важным является правильный выбор зоны расположения фотоприемника в рассеянном объектом излучении и метода обработки полученной информации [4].

Рассеянный объектом луч условно можно разбить на две зоны √ зеркальную (I) и диффузную (II). Зеркальная составляющая образует наиболее интенсивную часть рассеянного излучения и в целом подчиняется законам геометрической оптики. Эта зона окружена диффузной зоной, находящейся в значительно большем, по сравнению с зеркальной, телесном угле. Рассеяние света в этой зоне объясняется наличием микронеровностей на поверхности объекта. Естественно, что между двумя этими зонами происходит перераспределение светового потока в зависимости от состояния зондируемой поверхности: чем меньше шероховатость последней, тем═ интенсивнее зеркальная составляющая и наоборот. При сравнительно небольшой высоте микронеровностей (поверхности после шлифования, притирки, полирования и т.д.) зона диффузной составляющей в случае освещения когерентным лазерным излучением представляют собой результат интерференции волн, отраженных под разными углами на гранях микронеровностей. Если направить такой луч на экран, то увидим яркое светящееся пятно в зоне зеркальной составляющей, окруженное ╚картиной мерцания╩, т.е. пятнистой интерференционной структурой (или спеклструктурой) в зоне диффузной составляющей.

Рис.1.7. Схемы работы лазерных анализаторов состояния поверхности:

а- схема лазерного профилометра ╚МИКРОН╩, б‑ распределение интенсивности в сечении луча одномодового лазера, в- распределение интенсивности в луче, рассеянном═ реальной шероховатой поверхностью; г- схема лазерного измерителя смещений поверхности (1- лазер, 2- объектив, 3‑ столик с образцом, 4- виброподвес, 5- экран с диафрагмой, 6‑ фотопреобразователь,7- блок обработки сигнала, 8- индикатор результатов, 9- привод столика).

Проанализируем информативность обеих зон с точки зрения возможности получения данных о том или ином качестве поверхности объекта. Если использовать для освещения лазер, работающий в одномодовом режиме, то распределение интенсивности по сечению его луча подчиняется закону, близкому к закону нормального распределения (рис.1.7,б). Такая же структура распределения интенсивности сохраняется и в отраженном луче, наиболее явно проявляясь в зоне зеркальной составляющей (рис.1.7,в). Если установить диафрагму так, как показано на рис.1.7,г (в середине квазилинейного участка распределения интенсивности в зеркальной зоне), то малейшее изменение положения поверхности образца относительно исходного приведет к изменению уровня освещенности фотоэлектрического преобразователя из-за смещения всего отраженного пятна относительно диафрагмы.═ В результате, в пределах квазилинейного участка можно проводить измерения относительного смещения поверхности образца с очень высокой точностью (она определяется крутизной кривой изменения интенсивности в этом участке, размерами диафрагмы и чувствительностью преобразователя). В настоящее время достигнута точность, сравнимая с точностью интерферометров, правда при очень ограниченном диапазоне измерений. Приборы, реализующие этот амплитудный метод измерений, применяются при контроле вибраций, микросмещений в процессе настройки и испытаний прецизионных узлов приборов и машин.

Если стабилизировать положение поверхности и производить ее зондирование сфокусированным лазерным лучом сканированием по определенному закону, поместив при этом диафрагму в центре зеркальной составляющей (на оптической оси луча), то реализуется рефлектометрический метод контроля поверхности. Появление рисок, вмятин, трещин, забоин, следов коррозии других дефектов будет приводить к изменению освещенности фотопреобразователя и, соответственно, к изменению сигналов на его выходе. Статистический анализ формы получаемых сигналов позволяет с большой степенью вероятности идентифицировать их с соответствующим дефектом, то есть не только регистрировать наличие, но и определять вид дефекта.

Смещение диафрагмы (см. рис. 1.7,а) в зону диффузного рассеяния при сканировании луча приводит к тому, что с фотоприемника поступает сигнал, состоящий из постоянной и переменной составляющих, причем постоянная определяется общим уровнем освещенности, а переменная возникает вследствие мерцания спеклструктуры. Интенсивность пятен в спеклструктуре связана с размером микронеровностей на поверхности детали, что дает возможность судить о ее шероховатости. Учет═ величины постоянной составляющей сигнала при анализе полученной информации позволяет исключить влияние изменения коэффициентов отражения при смене материала контролируемых деталей. Таким образом, на базе практически одной и той же схемы возможно создание принципиально различных приборов, реализующих разные методы измерений и позволяющих с требуемой точностью контролировать различные параметры.

Индуктивные датчики

Эти электронные датчики выдают сигнал на выходе когда металлический предмет(сталь,алюминий,медь,и.т.д.) попадает в область чуствительности датчика.

Принципы работы

Чувствительным элементом индуктивного датчика является катушка индуктивности в цепи генератора. Когда металлический (железный, стальной, алюминиевый, медный) предмет попадает в магнитное поле катушки, колебания генератора срываются В конечном итоге это приводит к переключению триггера и появлению выходного сигнала.

Расстояние включения (Sn) зависит от типа металла, и некоторых других уменьшающих расстояние включения факторов. Все датчики защищены от подключения с неправильной полярностью и скачков напряжения. В версии постоянного тока могут поставляться с защитой от короткого замыкания. Основное преимущество индуктивных датчиков присутствия перед контактными заключается в их высокой надежности, так как они не имеют никаких движущихся частей. Вследствие той же причины индуктивные бесконтактные датчики не требуют никакого технического обслуживания.