Micrómetros ópticos / Micrómetros de escaneo láser
Similar a los micrómetros láser, los micrómetros ópticos son sensores de barrera de luz que miden cualquier objeto que bloquee el paso de la luz del emisor al receptor. Estos sensores están diseñados sin piezas móviles para proporcionar una medición precisa sin necesidad de mantenimiento regular. Los micrómetros ópticos de KEYENCE vienen en modelos de un solo eje, multieje o 2D (que crean imágenes 2D retroiluminadas). Los micrómetros son ideales para medir diámetros, separaciones y anchuras con alta precisión.
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Productos
Los sistemas de medición telecéntrica de la Serie TM-X5000 proporcionan una medición rápida y precisa al capturar la silueta de un objeto. Los sistemas ópticos telecéntricos duales proporcionan resultados confiables en línea al ofrecer imágenes enfocadas en un amplio campo de visión. Este diseño, en combinación con lentes de baja distorsión y algoritmos patentados, permite realizar mediciones precisas en cualquier parte del campo de visión, eliminando la necesidad de una ubicación precisa del objeto, la iluminación externa o incluso la calibración in situ. El sistema puede configurarse en 3 sencillos pasos e incluye más de 100 herramientas de medición e inspección, entre ellas: GD&T, comparación de patrones y detección de tamaño de defectos.
Un nuevo sistema micrométrico de alta precisión que corrige automáticamente la desalineación y vibración del objeto.
La Serie IG es un micrómetro láser con CCD de propósito general que ofrece diferenciación precisa y estable, sin depender de la cantidad de luz transmitida por el objetivo. Utiliza un L‑CCD que detecta el borde de la luz láser transmitida, logrando una repetibilidad de 5 μm y una linealidad de ±0.1 %, ideal para aplicaciones como detección de bordes en vidrio, medición de diámetros exteriores, control de rollos y posicionamiento de hojas. Incluye un monitor de alineación en la unidad principal que facilita el ajuste del eje óptico durante la instalación o cambios de producto.
Realiza mediciones dimensionales 2D en línea con alta velocidad y precisión.
Micrómetro óptico con tecnología inteligente de punta, con gran resolución de 0.01 micrones, y alta velocidad de 2400 muestras/segundo.
La Serie IB es un sensor láser tipo barrera que detecta variaciones en la intensidad de luz recibida con alta precisión, permitiendo una detección confiable incluso en aplicaciones donde los sensores fotoeléctricos fallan. Utiliza un fotodiodo (PD) como elemento receptor y es ideal para aplicaciones como detección de vidrio LCD, turbidez de líquidos, diferenciación de películas, inclinación de chips o montaje incorrecto de tapas, todo con un costo accesible. Su cabezal compacto incluye un LED de alineación, lo que facilita el ajuste del eje óptico.
Los micrómetros ópticos capturan la silueta de los objetos a medida que pasan entre un transmisor y un receptor. A diferencia de un micrómetro láser convencional, los micrómetros ópticos emplean un LED de alta intensidad, lentes telecéntricas y un CMOS de alta velocidad para capturar imágenes de todo el campo de visión simultáneamente. Esto elimina la necesidad de piezas móviles o recalibración para mantener una alta precisión. Los micrómetros ópticos están disponibles en unidades de uno o varios ejes para mediciones 1D como el diámetro o la posición del borde, o en unidades 2D, como el sistema de medición telecéntrico, para una solución más flexible.
Ventajas de los micrómetros ópticos
Los sistemas de medición telecéntrica de alta velocidad permiten realizar mediciones dimensionales en múltiples ubicaciones al capturar instantáneamente imágenes proyectadas de objetos en movimiento sin detener la línea, lo que reduce considerablemente el tiempo de procesamiento de inspección.
La fuente de luz LED verde de alta intensidad, el sistema óptico telecéntrico y el CMOS de alta sensibilidad permiten que la Serie TM-X5000 mida dimensiones con precisión a partir de siluetas de bordes definidos capturadas sin detener los objetos en rápido movimiento. Las diversas herramientas de medición pueden combinarse para admitir múltiples puntos de medición y diferentes elementos de inspección. Es posible realizar una inspección del 100% sin afectar negativamente el tiempo de procesamiento, lo cual no es posible con sistemas de medición dimensional solo fuera de línea como los comparadores ópticos convencionales.
Tradicionalmente, al utilizar un sistema de medición telecéntrica en línea, las imágenes proyectadas se desenfocaban o salían borrosas debido a la desalineación de los objetos en movimiento. Una gran profundidad de campo elimina esta preocupación, permitiendo que estos sistemas midan de manera estable al capturar imágenes nítidas de los bordes sin necesidad de realizar ajustes importantes en la posición del objeto.
La óptica telecéntrica utilizada tanto en el transmisor como en el receptor permite que los sistemas de medición telecéntrica de la Serie TM-X5000 capturen imágenes realistas de los bordes. Las imágenes se capturan con precisión constante y una profundidad de campo máxima de ±15 mm (0,59"), incluso cuando el objeto está desalineado. Las lentes de baja distorsión y nuestro algoritmo patentado eliminan la necesidad de ajustar la posición del objeto y de calibrar factores como la iluminación. En consecuencia, los errores de medición causados por la desalineación y la consiguiente disminución del rendimiento pueden eliminarse antes de que ocurran.
Con un sistema de medición de diámetro exterior, es posible realizar mediciones dimensionales en línea de manera continua en objetos con forma lineal, varilla o lámina, como cables, productos extruidos y láminas. La exposición constante permite una medición ininterrumpida, asegurando que no se omitan inspecciones o defectos.
Los sistemas de medición de diámetro exterior pueden medir de manera continua. La medición estable es imprescindible para eliminar inspecciones y defectos no detectados. Con un micrómetro óptico de haz transmitido que utiliza un sistema de escaneo láser, pueden producirse inspecciones omitidas en objetos microscópicos porque los cambios no se detectan fuera del trayecto de la línea de escaneo. Para eliminar este problema, los micrómetros digitales de alta velocidad y alta precisión de la Serie LS-9000 y la Serie LS-7000 están equipados con una fuente de luz LED verde de alta intensidad y miden en todo el campo de visión durante el tiempo de exposición. Esto garantiza que no se omitan cambios temporales de valor ni inspecciones, y permite una medición precisa.
Micrómetro óptico 1D
La luz LED verde se emite como un haz colimado uniforme. Cuando un objeto interrumpe este haz, se forma una sombra sobre el elemento receptor de luz; al medir esta sombra, obtenemos una representación precisa del objeto.
(A) CMOS de monitorización
El CMOS de monitorización rastrea la inclinación de la pieza de trabajo para corregir automáticamente los errores de inclinación.
(B) CMOS de exposición de alta velocidad
El CMOS de medición de diseño propio cuenta con un amplificador integrado para maximizar el rendimiento y la velocidad.
(C) CMOS de posicionamiento del objeto
El CMOS mide la posición del objeto entre el transmisor y el receptor.
(D) LED verde de alta intensidad
El LED verde de alta intensidad dura más que las fuentes de luz LED tradicionales y proporciona una iluminación de alta intensidad y bien distribuida.
(E) Condensador de alto rendimiento
La unidad de lentes enfoca eficientemente la luz LED.
Micrómetro de escaneo láser
Un láser se emite sobre un espejo poligonal giratorio que desplaza el haz a través de todo el rango de medición del sensor a velocidad constante. Mediciones como el diámetro exterior se determinan midiendo el tiempo durante el cual la luz es bloqueada en el receptor.
Diagrama de principio del método de escaneo láser
Sistema de proyección de silueta telecéntrico dual
El transmisor emite luz colimada con un LED verde para proyectar una sombra sobre el sensor CMOS en el receptor. A continuación, se realiza la medición utilizando esta imagen capturada. La Serie TM-X5000 incluye lentes telecéntricas tanto en el transmisor como en el receptor, garantizando una medición estable y de alta precisión.
(A) Lente telecéntrica en el transmisor
(B) LED verde InGaN de alta luminosidad
(C) Lente telecéntrica en el receptor
(D) CMOS de alta sensibilidad y alta resolución
¿Cómo funcionan los micrómetros ópticos?
Al igual que sus homólogos de medición por contacto, los micrómetros ópticos miden pequeñas distancias con muy alta precisión. Sin embargo, los micrómetros ópticos (como la Serie LS9000 y la Serie TM-X5000 de KEYENCE) realizan mediciones dimensionales sin contacto utilizando luz. El tipo exacto de luz normalmente depende del modelo y del tipo de micrómetro láser. La mayoría de los sistemas suelen consistir en un emisor (como un LED) que emite un haz de luz o una línea de escaneo a través de un espacio hacia un receptor fotosensible. Cuando se coloca un objeto en la trayectoria del haz, interrumpe la luz (o parte de ella) y crea una sombra. Los micrómetros ópticos analizan esta sombra y determinan el tamaño del objeto con una precisión increíble. Este enfoque sin contacto para medir pequeñas distancias permite que los micrómetros ópticos midan materiales delicados, frágiles y blandos sin causar ningún daño o deformación a la pieza de trabajo. Además, el principio de funcionamiento también permite que los micrómetros láser proporcionen mediciones rápidas con alta precisión.
¿En qué industrias se utilizan los micrómetros ópticos?
Semiconductores/Electrónica
En las industrias de semiconductores y electrónica, las piezas y componentes pueden tener tamaños de nanómetros. Los micrómetros ópticos se utilizan para medir con precisión obleas de silicio, características de chips y espacios entre elementos de circuitos.
Industria automotriz
La industria automotriz depende de los micrómetros ópticos para el control de calidad y la medición precisa de componentes (como ejes, válvulas y pistones de motor). Los dispositivos de medición sin contacto aseguran que las piezas y componentes cumplan con estrictas especificaciones y tolerancias dimensionales, que a menudo se miden en el rango de los µm.
Aeronáutica
La precisión es fundamental en la industria aeroespacial, por lo que los micrómetros láser se utilizan ampliamente en la producción de piezas y componentes de aeronaves. Garantizan que las piezas se fabriquen dentro de estrictas tolerancias dimensionales y que encajen según lo previsto por el diseñador.
Médico
La producción de equipos médicos requiere un estricto cumplimiento de las especificaciones dimensionales y de una amplia gama de normas de seguridad, lo que subraya la importancia de la medición sin contacto como medio para evitar la contaminación de los equipos. Los micrómetros ópticos miden componentes pequeños y precisos utilizados en implantes e instrumentos médicos.
Ingeniería y fabricación
La ingeniería y la fabricación de precisión requieren la fabricación de piezas con tolerancias increíblemente estrictas. Esta industria utiliza micrómetros ópticos y micrometría sin contacto para una amplia gama de aplicaciones, desde maquinaria especializada hasta electrónica… e incluso la fabricación de instrumentos musicales.
Ciencia de materiales
Por último, los micrómetros láser se utilizan a menudo en la ciencia de materiales, la investigación y el desarrollo para estudiar las propiedades y el comportamiento de los materiales. Su exactitud y precisión permiten medir los cambios más pequeños en las dimensiones que pueden producirse bajo diferentes condiciones. Esto facilita enormemente el estudio de la expansión, contracción y deformación de los materiales.
Casos prácticos de micrómetros ópticos
Inspección del perfil de la punta del electrodo de tungsteno de un robot de soldadura TIG
El funcionamiento continuo de un robot de soldadura durante mucho tiempo deforma el perfil de la punta del electrodo (su ángulo o curvatura), lo que puede provocar fallos en la soldadura. Instale un sistema de medición telecéntrico de la Serie TM-X5000 en la cabina del robot de soldadura. Teniendo en cuenta la carga aplicada a la punta del electrodo, añada un movimiento para pasar esta punta a través de la luz transmitida de la Serie TM-X5000 una vez cada 50 acciones de soldadura continuas. Incluso si el objetivo está en movimiento, la Serie TM-X5000 puede medir perfiles con imágenes nítidas, por lo que puede captar con precisión los cambios en el perfil del electrodo, evitando fallos de soldadura y minimizando el impacto en el tiempo de procesamiento. Además de las máquinas de soldadura, también existen aplicaciones para la inspección de perfiles de herramientas de varios robots y máquinas automáticas.
Medición del diámetro exterior de inyectores en varios puntos
Un inyector se ensambla a partir de varias piezas, por lo que las inspecciones requieren la medición del diámetro exterior en varios puntos. Los sistemas normales de medición de diámetro exterior tienen altos costes de instalación y aumentan el tiempo de procesamiento de las inspecciones porque es necesario instalar varias unidades o mover el sistema de medición para medir todos los puntos. Además, para garantizar la precisión del sistema de medición, los mecanismos móviles requieren mantenimiento, lo que requiere tiempo y esfuerzo. Un sistema de medición telecéntrico puede medir instantáneamente los diámetros exteriores de varios puntos dentro del campo de visión y también inspeccionar simultáneamente varios elementos, como la coaxialidad.
Posicionamiento de láminas de vidrio (objetivos transparentes)
La alineación de láminas de vidrio requiere una alta precisión y, tradicionalmente, solo se ha realizado mediante sistemas de visión. Sin embargo, el posicionamiento de objetivos transparentes es difícil y puede requerir una prealineación y calibración complicadas para mejorar los tiempos de procesamiento manteniendo una alta precisión. Los micrómetros ópticos de alta velocidad de la Serie LS-9000 proporcionan un modo para medir objetivos transparentes, además de un ajuste de umbral de detección de bordes en dos niveles, lo que permite una medición y posicionamiento estables con aplicaciones sencillas incluso al manejar perfiles de borde en una lámina de vidrio delgado.
El sitio "Seleccionar un sensor de medición" presenta soluciones comprobadas en diversas industrias, incluyendo automotriz, películas y láminas, y componentes eléctricos y electrónicos, para perfilómetros láser, así como nuestros otros sensores de desplazamiento láser y sistemas de medición. Las aplicaciones también pueden explorarse por tipo de medición, como espesor, ancho, altura, diferencia de altura e inspecciones 3D.
Preguntas frecuentes sobre micrómetros ópticos
Con un tiempo de exposición de solo 100 μs (0,1 ms), los sistemas de medición telecéntrica de la Serie TM-X5000 pueden medir simultáneamente hasta 100 elementos en una sola toma al capturar rápidamente imágenes proyectadas 2D enfocadas sin necesidad de detener líneas de producción rápidas. Hay disponible una amplia selección de más de 100 herramientas. Estas herramientas pueden combinarse para la medición por lotes del diámetro exterior, ancho, altura y radio de perfiles complejos y, por ejemplo, del paso, altura, ángulo, etc. de múltiples roscas a partir de imágenes proyectadas capturadas en línea.
Los sistemas de medición telecéntrica de la Serie TM-X5000 ofrecen un funcionamiento intuitivo para configurar los elementos de medición deseados: basta con seleccionar iconos para combinar las herramientas básicas, herramientas de elementos, herramientas auxiliares, herramientas de aplicación y herramientas GD&T. Entre las herramientas GD&T, se pueden seleccionar y combinar con otras herramientas para inspecciones en línea de diversas instrucciones de dibujo:
- Tolerancia de forma: rectitud y circularidad
- Tolerancia de orientación: perpendicularidad y paralelismo
- Tolerancia de ubicación: concentricidad
Se admite una amplia gama de mediciones necesarias para inspecciones en línea, incluidas comparaciones con patrones para identificar productos y medición de distancias de partículas extrañas para inspecciones de apariencia.
Los micrómetros ópticos de alta velocidad de la Serie LS-9000 están equipados de serie con una unidad de purga de aire para un diseño resistente al entorno que cumple con la norma IP67. Altamente resistentes al vapor, polvo, contaminación por sustancias como aceite, niebla, impactos y cambios de temperatura, estos productos proporcionan mediciones estables del diámetro exterior incluso en entornos hostiles. Una vez instalados en diversos procesos, pueden medir de forma continua con exposición constante, lo que permite la identificación en tiempo real y la gestión rápida de errores. Como las mediciones pueden realizarse durante los procesos, ya no se detectan grandes cantidades de defectos en las inspecciones posteriores, mejorando la tasa de rendimiento en diversos entornos.
Los micrómetros ópticos y láser son conocidos por su alta precisión; la Serie LS-9000 detecta objetos tan pequeños como 0,08 mm o 80 µm con una precisión de ±2 µm. En la mayoría de los casos, los micrómetros ópticos y láser de primera categoría suelen alcanzar precisiones en el rango de los micrones, a menudo entre 0,1 µm y 10 µm. Este grado de precisión hace que los micrómetros ópticos y láser sean muy valiosos para industrias que exigen mediciones exactas, como la fabricación de semiconductores y la ingeniería de precisión.
Aunque ambos sistemas se utilizan para mediciones de precisión, son fundamentalmente diferentes en sus principios operativos y aplicaciones. Los micrómetros ópticos utilizan una fuente de luz láser para medir un objeto concreto. La luz se dirige al objeto medido, que proyecta la sombra o silueta del objeto sobre un receptor de luz; el tamaño de la sombra es lo que proporciona la medición. Por lo tanto, los micrómetros ópticos y láser proporcionan mediciones rápidas y altamente precisas. Por otro lado, los sistemas de visión retroiluminados dependen de una luz de fondo, que se utiliza para iluminar el objeto, creando una silueta nítida. Pero en lugar de un receptor que recoja los datos y los envíe para su procesamiento, la silueta en los sistemas de visión retroiluminados es capturada por una cámara, y su software procesa la imagen para medir un objeto. Estos sistemas son, ciertamente, excelentes para medir complejas mediciones 2D o para el control de calidad, pero son considerablemente más lentos y menos precisos en comparación con los micrómetros ópticos.
Ambos tipos de dispositivos pertenecen a la línea de productos de medición láser, pero tienen ventajas distintas. Los micrómetros láser suelen ser más rápidos, ya que miden todo el perfil del objeto en una sola pasada o toma. Esto los hace ideales para procesos en línea donde la velocidad es esencial. Los micrómetros de escaneo láser, por otro lado, dependen de un haz láser móvil que se desplaza y escanea a través de un objeto. Aquí hay una ventaja, ya que los escaneos láser pueden proporcionar mediciones de perfil excepcionalmente detalladas, especialmente al escanear geometrías complejas y superficies intrincadas. Sin embargo, también son considerablemente más lentos en comparación con los micrómetros láser en línea y requieren mantenimiento debido a los componentes móviles.
Los micrómetros ópticos son excepcionalmente versátiles y capaces de medir una gran variedad de objetos. Esto incluye objetos cilíndricos, como cables, varillas y tubos, pero también objetos transparentes y opacos, como láminas de vidrio o metal. También se pueden medir componentes electrónicos, materiales semiconductores, fibras ópticas y cualquier material en el que se prefiera o incluso sea necesario un método de medición sin contacto para evitar daños o contaminación de la pieza. Sin embargo, aunque la lista de materiales que pueden medir los micrómetros ópticos es extensa, es necesario asegurarse de que el tamaño del objeto esté dentro del rango de medición del micrómetro.
