Medição abrangente de máquinas-ferramenta 3D

A fabricação de componentes de precisão requer precisões que mesmo as máquinas de processamento mais modernas não conseguem fornecer de forma confiável. O controle de qualidade envolve, portanto, medição de alta precisão dos componentes. Isso normalmente é feito com máquinas de medição por coordenadas em salas de medição especiais, longe da máquina-ferramenta. Esta medição tátil é complicada, lenta e possível apenas em amostras aleatórias. E o que é ainda pior: após a realização do teste, a peça deve ser montada novamente na máquina-ferramenta para qualquer retrabalho necessário.

Alternativa para coordenar a medição Mainda

O sensor óptico HoloTop NX desenvolvido pela Fraunhofer IPM oferece uma solução: ele mede a topografia da superfície do componente recém-usinado diretamente na máquina-ferramenta. Durante a medição, a peça de trabalho pode permanecer configurada. O sensor óptico detecta a superfície e a profundidade dos caminhos de fresagem em uma grande área e revela configurações imprecisas da ferramenta com precisão micrométrica.

Os erros de processo são assim identificados diretamente no resultado do processamento e corrigidos imediatamente por feedback ao processo de produção. Pela primeira vez, o sistema de medição HoloTop NX permite um verdadeiro controle de qualidade de 100% no processo de produção.

Holografia de múltiplos comprimentos de onda para medições topográficas de alta precisão

O sistema usa holografia digital de vários comprimentos de onda e, usando uma interface mecânica flexível, pode ser integrado a muitas máquinas-ferramentas existentes. Campos de medição com tamanho de 12,5 x 12,5 mm² podem ser medidos. A topografia da superfície é registrada com alta precisão desde o micrômetro até a faixa milimétrica, e com velocidade e robustez de medição sem precedentes.

A família de sensores HoloTop também permite medições 3D rápidas e altamente precisas de superfícies de componentes diretamente na linha de produção. Atualmente estão disponíveis sistemas para detecção de superfícies entre 15 × 15 mm² e 200 × 150 mm² com resoluções laterais entre 3 e 30 µm e precisões inferiores a 0,2 µm (3σ). Além disso, os sistemas HoloTop podem ser usados ​​no controle de qualidade de superfícies metálicas de precisão (especialmente superfícies de vedação) ou componentes eletrônicos (estruturas de micro-colisões ou placas de circuito de alta corrente).

Na exposição Control, no início deste ano, foi apresentado o sistema HoloTop 9M18 pronto para uso, que possibilitou a medição de uma área de 18 × 18 mm² com 9 milhões de pontos 3D em menos de 60 ms. Repetibilidade de ponto único inferior a 1 µm (3σ) alcançada em condições de produção.

Medindo a topografia macroscópica com precisão microscópica

As medições táteis ou sondas ópticas, que são atualmente comuns, são severamente limitadas pelo número de pontos de medição e pelo tempo de medição significativo que isso implica. Além disso, estes métodos têm uma capacidade muito limitada para medir estruturas complexas, tais como gradientes, sulcos profundos, arestas altas ou furos. Alternativas ópticas geralmente requerem um sistema de medição separado, o que significa que as peças devem ser configuradas repetidamente após a inspeção. O HoloTop NX estabelece novos padrões aqui – o sensor é totalmente integrável e possui uma distância de trabalho muito grande, uma ampla faixa de medição e alta precisão de medição.

A holografia digital de múltiplos comprimentos de onda é baseada no princípio da interferometria, no qual a luz de um laser é dividida em um feixe de medição e um feixe de referência. Enquanto o feixe de medição atinge a superfície do objeto de amostra, o feixe de referência percorre um caminho óptico definido com precisão dentro do sensor. Usando uma câmera, o feixe de medição e o feixe de referência são então sobrepostos. O padrão de interferência emergente contém informações sobre a topografia do objeto de amostra. Com os métodos numéricos apropriados, a forma da superfície técnica pode ser calculada usando o padrão de interferência em apenas uma fração de segundo. Não só isso: como a holografia digital captura tanto a intensidade como a fase do feixe de medição de forma precisa e abrangente, também é possível calcular numericamente a sua propagação espacial. Desta forma, a superfície do objeto pode ser medida, mesmo que não seja exibida em alta resolução no chip da câmera. Ao usar vários lasers com vários comprimentos de onda, o HoloTop é capaz de realizar medições inequívocas até o centímetro e também até o submicrômetro.