Verifica dimensionale di elementi di fissaggio: uso di luci telecentriche per viti di alta precisione

La misura di precisione degli elementi di fissaggio inizia dalla luce. Il rilevamento dei bordi con precisione sub-pixel richiede un bordo nitido e ben definito sul perimetro del pezzo. Pertanto, il retroilluminatore deve essere uniforme, intenso e accuratamente diffuso. Qualsiasi compromesso nella luce si traduce direttamente in un’incertezza di misura. Questa pagina spiega i requisiti ed elenca gli illuminatori RODER Vision corrispondenti.

Perché l’illuminazione di retroilluminazione è essenziale

La misura degli elementi di fissaggio si basa sulla silhouette del pezzo. La telecamera acquisisce l’ombra su un fondo luminoso. Successivamente, l’algoritmo rileva i bordi della silhouette. Infine, calcola le dimensioni dalle coordinate pixel di tali bordi.

Questo approccio richiede un fondo luminoso e uniforme. Devono essere assenti punti caldi, zone scure e gradienti. In caso contrario, la luminosità del fondo sposta la soglia del bordo in base alla posizione. Di conseguenza, il bordo apparente si sposta e sorge un errore sistematico. Tale errore è difficile da eliminare tramite calibrazione.

I retroilluminatori della serie BL di RODER Vision sono progettati per la metrologia. L’uniformità della loro area attiva è pari o superiore al 95% su tutta la superficie. Pertanto, la soglia del bordo rimane costante in qualsiasi punto del campo visivo. A sua volta, il sistema misura con accuratezza in qualunque posizione.

Ottica e illuminazione telecentrica

Nell’ottica standard, la dimensione dell’oggetto nell’immagine dipende dalla distanza. Un pezzo più vicino all’obiettivo appare più grande, mentre un pezzo più lontano appare più piccolo. Pertanto, qualsiasi variazione di altezza introduce un errore di misura. Le vibrazioni e le tolleranze di posizionamento causano lo stesso problema.

Gli obiettivi telecentrici risolvono questo problema in modo elegante. Raccolgono solo i raggi paralleli all’asse ottico. Di conseguenza, lo spostamento del pezzo in avvicinamento o allontanamento non modifica l’ingrandimento all’interno della profondità di campo. Per questo motivo, le ottiche telecentriche rappresentano lo standard per le misure ad alta accuratezza.

I sistemi telecentrici impongono una richiesta specifica alla luce. Il retroilluminatore deve essere sostanzialmente collimato, con raggi paralleli all’asse. Un retroilluminatore non collimato crea una penombra sul bordo. Questa penombra è una transizione sfocata tra il fondo e la silhouette. Pertanto, la sua ampiezza stabilisce l’incertezza minima sul bordo.

Misura del profilo e del passo della filettatura

L’ispezione della filettatura è il compito più complesso negli elementi di fissaggio. Il profilo comprende il passo, l’angolo di filetto e i diametri esterno e interno. Include anche la forma del filetto. Tutti questi parametri devono rientrare nelle specifiche per garantire il corretto funzionamento nel pezzo di accoppiamento.

A questo scopo, l’asse della vite è posizionato perpendicolarmente all’asse della telecamera. Il retroilluminatore illumina quindi la vite da dietro. Di conseguenza, creste e vani appaiono come picchi e valli periodici nel profilo del bordo. L’ingrandimento deve risolvere tali caratteristiche. Per una vite M3 con passo da 0,5 mm, sono necessari almeno 20 pixel per passo. Un valore superiore, da 40 a 80 pixel per passo, migliora la precisione.

L’allineamento e la lunghezza d’onda sono entrambi fondamentali. Il retroilluminatore deve essere posizionato esattamente dietro la zona di misura. Qualsiasi disallineamento angolare illumina i fianchi dal davanti e sfoca il bordo del fondo filetto. Inoltre, lunghezze d’onda più corte rendono più nitido il bordo diffrattivo. Pertanto, la luce blu a 470 nm o verde a 525 nm fornisce bordi più nitidi rispetto a quella rossa a 617 nm. Per le filettature più impegnative, si preferisce la retroilluminazione monocromatica blu o verde.

Geometria della testa e ispezione dell’impronta di serraggio

L’ispezione della testa comprende diametro, altezza e impronta di serraggio. Le impronte come Phillips, Torx, esagono incassato e ad intaglio devono rispettare la profondità ed essere prive di danni. Un’impronta danneggiata causa errori di montaggio. Può anche rompere l’inserto dell’avvitatore durante l’avvitamento automatizzato.

Illuminazione dall’alto per l’impronta di serraggio

L’ispezione dell’impronta utilizza una telecamera con vista dall’alto sopra la testa. L’illuminazione coassiale è la tecnica più efficace in questo caso. La luce coassiale viaggia lungo l’asse ed entra nell’impronta. Quindi si riflette sulle pareti e sul fondo dell’impronta. Di conseguenza, l’impronta appare come una combinazione caratteristica di regioni chiare e scure.

La luce in campo scuro ad angoli radenti aggiunge un ulteriore controllo. Rileva deformazioni o danni sul bordo dell’impronta. Bave e bordi rullati disperdono la luce. Pertanto, appaiono come anomalie luminose sulla superficie scura della testa.

Illuminazione ad anello per le caratteristiche della testa

L’illuminatore ad anello dall’alto illumina in modo uniforme la periferia della testa. Pertanto, è adatto per il diametro della flangia, la presenza della rondella e la marcatura superficiale. Un angolo moderato fornisce una superficie superiore luminosa e uniforme. Di conseguenza, supporta la lettura della marcatura e la misura del perimetro.

Misura di lunghezza, diametro del gambo e punta

La lunghezza, il diametro del gambo e la geometria della punta sono i restanti parametri chiave. Tutti e tre vengono misurati dalla silhouette in vista laterale in retroilluminazione. La lunghezza totale va dalla parte superiore della testa alla punta. Pertanto, la sua accuratezza dipende dalla calibrazione dell’ingrandimento e dall’uniformità del retroilluminatore.

Il diametro del gambo viene misurato in diverse posizioni lungo il gambo stesso. Questo permette di verificare conicità, ovalizzazione e variazione di diametro. La geometria della punta comprende l’angolo di conicità, la lunghezza della punta e la simmetria. Il pezzo deve essere posizionato esattamente perpendicolare all’asse della telecamera. In caso contrario, l’inclinazione accorcia la silhouette e aggiunge errore. Pertanto, i sistemi di fissaggio devono contenere l’angolo entro 0,1° per un’elevata accuratezza.

Integrazione per l’ispezione in linea

I sistemi in linea gestiscono pezzi provenienti da alimentatori a tazza, guide vibranti o nastri trasportatori. Le frequenze di produttività sono elevate. Pertanto, l’illuminatore deve adattarsi a questi meccanismi di alimentazione. Deve inoltre soddisfare le esigenze di trigger del sistema di visione. Gli illuminatori RODER supportano il funzionamento strobo e i trigger esterni per questo scopo.

Famiglie di Illuminatori RODER Vision per l’Ispezione di Elementi di Fissaggio

Le famiglie seguenti coprono la metrologia degli elementi di fissaggio e l’ispezione dell’impronta. Ciascuna offre elevata uniformità, emissione stabile e custodie robuste. Pertanto, la scelta corretta dipende dal compito e dal punto di vista dell’ispezione.

La scelta corretta dipende dal tipo di misura. Per la metrologia della silhouette, l’illuminatore BL3 è la soluzione principale, con luce blu o verde per bordi più nitidi. I controlli della testa e dell’impronta si adattano invece all’anello DC6 e alla luce frontale DL5. Un’emissione stabile per cicli prolungati favorisce il DL6, che rappresenta una valida scelta. In ogni caso, RODER Vision fornisce supporto tecnico di ingegneria per l’integrazione telecentrica e in linea. Pertanto, definire prima il parametro, l’ottica e la modalità di alimentazione, e poi scegliere l’illuminatore corrispondente.

Domande frequenti