2D ve 3D lazer profilleyiciler / endüstriyel tarayıcılar

2D ve 3D lazer profilometreler ve endüstriyel tarayıcılar, yüzeylerin, şekillendirilmiş profillerin, kaynak dikişlerinin, ekstrüzyon kesitlerinin ve karmaşık serbest biçimli bileşenlerin boyutsal denetimi için kullanılan temassız geometrik profil elde etme sistemleridir. Bir kesitin (lazer çizgi projeksiyonu ve üçgenleme kamerası ile) eksiksiz bir 2D profil taramasını veya (parça üzerinde lazer çizgisinin doğrusal veya dönme taraması ile) bir 3D nokta bulutunu oluştururlar. Havacılık, otomotiv ve demiryolu bileşenlerinin kalite kontrolünde, endüstriyel robotikte ve tersine mühendislik uygulamalarında vazgeçilmezdirler.

2 boyutlu lazer çizgi profilometreleri

2D profilometre, parçanın yüzeyine bir lazer çizgisi yansıtır ve parçanın geometrisi tarafından deforme edilmiş çizginin görüntüsünü elde etmek için yüksek çözünürlüklü bir kamera kullanır. Üçgenleme algoritması, deformasyonu boyutlu bir profile dönüştürerek, birkaç kHz'e kadar frekanslarda profil başına binlerce nokta sağlar. Tipik çözünürlükler X koordinatında 5-50 µm, Z koordinatında (derinlik) 1-10 µm olup, çalışma aralıkları birkaç cm'den 1 metrenin üzerine kadar uzanır. Mavi lazer kaynakları (405 nm), sıcak, organik veya yansıtıcı nesneler için en uygunudur.

3D tarayıcı

3D sistemler, 2D profilometrenin bir hareket sistemiyle (doğrusal motorlu eksen, parça döndürme, robotik kol) entegre edilmesiyle elde edilir. Ardışık profillerin üst üste bindirilmesi, işleme yazılımıyla işlendiğinde nominal CAD ile karşılaştırma, tolerans hesaplamaları ve muayene raporu oluşturma için kullanılabilen çokgen ağlar sağlayan üç boyutlu bir nokta bulutu oluşturur. Gelişmiş 3D sistemler, çok çerçeveli yapılandırılmış ışık, saçak projeksiyonu veya stereoskopi ile çalışarak küçük iş hacimlerinde mikron altı doğruluk elde eder.

Uygulamalar

2D profilometreler, kaynak dikişlerinin (yükseklik, genişlik, profil ve kusurların varlığı) kontrolü, kauçuk contaların ve profillerin ölçülmesi, ekstrüzyon profillerinin kontrolü, rayların ve demiryolu profillerinin kontrolü ve film ve bantların incelenmesi için kullanılır. 3D tarayıcılar ise türbin kanatlarının, otomotiv süspansiyonlarının, havacılık parçalarının, kalıpların ve pres kalıplarının, prototiplerin, tıbbi organların ve protezlerin, sanat eserlerinin ve kültürel mirasın boyutsal incelemesi için kullanılır. Teknik çizimler olmadan bileşenlerin tersine mühendisliği en yaygın uygulamalardan biridir.

Yazılım ve İş Akışı

Özel yazılım, sistem kalibrasyonunu (kalibrasyon hedefleri ve ayarlama algoritmaları), profil edinimi ve kaydını, gürültü filtrelemeyi, nominal CAD ile hizalamayı (en uygun, RPS, referans noktası), GD&T toleranslarıyla karşılaştırmayı, sapma renk haritalarının oluşturulmasını ve fotogerçekçi raporlamayı yönetir. Standart formatlara (STL, OBJ, IGES, STEP, DXF) dışa aktarma, üçüncü taraf CAD/CAM yazılımlarıyla entegrasyonu sağlar. Gelişmiş özellikler arasında ağ seyreltme, delik doldurma ve buluttan yüzey yeniden yapılandırma yer alır.

Kurallar ve seçim

Optik 3D sistemler, VDI/VDE 2634'ün 2. ve 3. bölümlerine (kabul testi, doğrulama) göre metrolojik olarak karakterize edilir. Kalibrasyon, ISO 17025 sertifikalı bilyalı çubuklar ve bilyalı plakalar kullanılarak yapılır. Seçim, çalışma hacminin boyutuna, gerekli çözünürlüğe, yüzey özelliklerine (yansıtıcılık, renk, doku), robotik kollar veya motorlu eksenlerle entegrasyona ve yönetim yazılımına bağlıdır.

Endüstri 4.0'ın gelişimiyle birlikte robotik profilometrik sistemler yaygınlaştı: 3D sensör, karmaşık parçaları otomatik olarak tarayan, insan benzeri bir robot koluna monte ediliyor ve bu sayede ürünün tam dijitalleştirilmesi birkaç dakika içinde gerçekleştirilerek nominal CAD çizimiyle karşılaştırılıyor.