Manuale utente kit interferometro laser per controllo ISO 230-2 macchine utensili e CMM

Sistema Laser Interferometrico HPI-3D

Manuale utente

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Tecnologia Laser e customizzazione..

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Interferometro laser HPI-3D

Manuale utente Rev. E4

Wroclaw 2014

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SOMMARIO

1 ........................................................................................................................... ......

1-1

Introduzione .................................................................................................................

Sicurezza Avvertimenti ............................................................................................................... ..

Informazioni sulla conformitĂ ...........................................................................................

1-1

2 ........................................................................................................................... ......

Per iniziare rapidamente .................................................................................................

Caratteristiche principali ................................................................................................

Come funziona ..............................................................................................................

Ottica lineare ............................................................................................................. ...

Ottica angolare ..............................................................................................................

Ottica di Wollaston .........................................................................................................

Come iniziare ................................................................................................................

2-1 2-1 2-1 2-2 2-2 2-3 2-5 2-7

3 ........................................................................................................................... ......

Preparazione .................................................................................................................

Installazione del software ................................................................................................

ELEMENTI DEL SISTEMA LASER ................................................................................

Preparazione dell'interferometro per la misura ......................................................................

Alimentare il sistema ......................................................................................................

Avvio dell'hardware .......................................................................................................

Avvio del software .........................................................................................................

Visualizzare le informazioni di base del sistema. 3-22 ModalitĂ di registrazione dati ............................................................................................

Opzione - Misurazioni con specchio piano ...........................................................................

3-2 3-2 3-2 3-10 3-14 3-18 3-18 3-18

4 .................................................................................................................................

Allineamento del raggio laser ...........................................................................................

Introduzione .................................................................................................................

Collimatore per allineamento elettronico ............................................................................

Regole di base dell'allineamento del raggio .........................................................................

Preparazione................................................................................................................. ..

Diaframma ...................................................................................................................

Elementi per l'allineamento della testa laser ........................................................................

Collimatore per allineamento elettronico ............................................................................

Processo di allineamento del raggio per ottiche lineari............................................................

Processo di allineamento del raggio per ottiche angolari ........................................................

Processo di allineamento del raggio per ottica Wollaston .......................................................

Processo di allineamento del raggio per le ottiche lineari con il master angolare .........................

Processo di allineamento del raggio delle ottiche angolari con prisma di rinvio ..........................

Testa laser inizialmente non allineata .................................................................................

Testa laser inizialmente allineata ........................................................................................

4-2 4-2 4-2 4-3 4-4 4-6 4-7 4-9 4-10 4-12 4-14 4-16 4-18 4-21 4-21 4-24

5 ........................................................................................................................... ......

Misure - Posizionamento..................................................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Note sul posizionamento ..................................................................................................

Preparazione alla misura ..................................................................................................

Principi .................................................................................................................... ....

Principi - compensazione temperatura della base ...................................................................

Preparazioni per la misurazione .........................................................................................

Descrizione del software .................................................................................................

5-1 4-1 4-1 4-2 4-4 4-4 4-5 4-7 4-11

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1-2 1-3

3-30 3-31

SOMMARIO Introduzione..........................................................................................................

Pannello Display 4-12 Pannello di posizionamento ....................................................................................

Pannello dei valori di posizionamento .......................................................................

Pannello di controllo di posizionamento ....................................................................

Pull down menu - File ............................................................................................

Generazione del percorso CNC ................................................................................

Preparazione tabella di compensazione ......................................................................

Pull down menu - Modifica ......................................................................................

Limiti errori macchina.............................................................................................

Generazione dei punti di posizionamento....................................................................

Configurazione dei punti di posizionamento ...............................................................

Menu a tendina - Misura .........................................................................................

Preparazioni per la misura ......................................................................................

Finestra di misura .................................................................................................

Misure 1D e 3D ....................................................................................................

Misure nel sistema coordinato della macchina..............................................................

Impostazione dei punti di misura...............................................................................

Regole per la misura con posizionamento in automatico ................................................

Note sulla misurazione e analisi dei dati .....................................................................

Compensazione degli errori macchina ........................................................................

Formato dati assoluto e incrementale..........................................................................

Formato dati Siemens .............................................................................................

Formato dati Fanuc ................................................................................................

4-11

6 ........................................................................................................................

MISURE - VELOCITA'..........................................................................................

Descrizione generale .............................................................................................

Preparazione alla misura .........................................................................................

Descrizione del software ........................................................................................

Procedimento di misura...........................................................................................

4-1 4-1 4-1 4-1 4-5 4-11

7 ........................................................................................................................

Misure - Rettilineità ...............................................................................................

Descrizione generale .............................................................................................

Setup misura - ottiche angolari .................................................................................

Principi ...............................................................................................................

Note applicative.....................................................................................................

Preparazioni per la misurazione ................................................................................

Setup misura - ottiche Wollaston ..............................................................................

Principi ...............................................................................................................

Note applicative.....................................................................................................

Preparazioni per la misurazione ................................................................................

Preparazioni per la misurazione - metodo 3D ..............................................................

Principi ...............................................................................................................

Note applicative.....................................................................................................

Preparazioni per la misurazione ................................................................................

Descrizione del software ........................................................................................

Introduzione ........................................................................................................

Pannello Display ...................................................................................................

Pannello del diagramma di rettilineità ........................................................................

Pannello modo di funzionamento...............................................................................

Pannello misure di rettilineità ...................................................................................

Pannello di controllo della rettilineità.........................................................................

Menu a tendina Rettilineità......................................................................................

Rapporti...............................................................................................................

Procedura per misure di rettilineità ............................................................................

Procedura di misura con ottiche angolari - preparazioni .................................................

Procedura di misura con ottiche angolari ....................................................................

7-1 7-1 7-1 7.2 7-2 7-4 7-7 7.2 7-10 7-14 7-15 7-19 7-19 7-20 7-21 7-24 7-24 7-26 7-28 7-32 7-33 7-34 7-36 7-40 7-42 7-42 7-42

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4-14 4-15 4-15 4-18 4-19 4-23 4.24 4-25 4-27 4-28 4-34 4-37 4-37 4-38 4-39 4-39 4-40 4-41 4-46 4-47 4-49 4-50

SOMMARIO Procedura di misura con ottiche Wollaston - preparazioni........................................................

Procedura di misura con ottiche Wollaston ..........................................................................

Procedura di misura con metodo 3D - preparazioni ................................................................

Procedura di misura con metodo 3D ...................................................................................

7-45 7-45 7-46 7-19

8 ........................................................................................................................... ......

Misure - planarità ...........................................................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Preparazione alla misura ..................................................................................................

Descrizione del software .................................................................................................

Allineamento delle ottiche per le misure della planarità .........................................................

Allineamento ottico lungo l'asse "1": .................................................................................

Allineamento ottico lungo gli assi ......................................................................................

Allineamento ottico lungo gli assi ......................................................................................

Allineamento ottico lungo gli assi ......................................................................................

Procedimento di misura....................................................................................................

8-1 8-1 8-1 8-1 8-5 8-10 8-11 8-11 8-12 8-13 8-11

9 ............................................................................................................................... ..

Misurazioni – Pitch/Yaw ..................................................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Preparazione alla misura ..................................................................................................

Descrizione del software .................................................................................................

Procedimento di misura................................................................................................. ...

9-1 9-1 9-1 9-2 9-5 9-10

10 .......................................................................................................................... .....

Misure - ortogonalità .......................................................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Preparazione alla misura ..................................................................................................

Descrizione del software .................................................................................................

Allineamento delle ottiche per le misure di ortogonalità .........................................................

Procedimento di misura....................................................................................................

10-1 10-1 10-1 10-1 10-4 10-9 10-12

11 ...............................................................................................................................

Misure - parallelismo ......................................................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Preparazione alla misura ..................................................................................................

Descrizione del software .................................................................................................

Allineamento delle ottiche per le misure di parallelismo .........................................................

Procedimento di misura....................................................................................................

11-1 11-1 11-1 11-1 11-4 11-9 11-12

12 .......................................................................................................................... .....

Misure - Vibrazioni .........................................................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Preparazione alla misura ..................................................................................................

Descrizione del software .................................................................................................

Procedimento di misura....................................................................................................

12-1 12-1 12-1 12-2 12-5 12-9

13 .......................................................................................................................... .....

Misure dinamiche ..........................................................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Preparazione alla misura ..................................................................................................

Misure dinamiche della distanza, della velocità o dell'accelerazione .........................................

Misure angolari dinamiche................................................................................................

Misure dinamiche di rettilineità (Wollaston) ........................................................................

Descrizione del software ...................................................................................................

Procedimento di misura....................................................................................................

13-1 13-1 12-1 13-2 13-2 13-5 13-8 13-11 13-16

14 ...............................................................................................................................

MISURE - Posizionamento angolare ...................................................................................

14-1 14-1

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SOMMARIO Descrizione generale ......................................................................................................

Preparazione alla misura ..................................................................................................

Funzionamento...............................................................................................................

Descrizione del software ...................................................................................................

Misure dell'angolo di rotazione ..........................................................................................

Misure di posizionamento angolare ...................................................................................

Pull down menu - File .....................................................................................................

Pull down menu - Modifica ...............................................................................................

Limiti errori macchina......................................................................................................

Generazione dei punti di posizionamento.............................................................................

Configurazione dei punti di posizionamento ........................................................................

Menu a tendina - Misura ..................................................................................................

Procedimento di misura....................................................................................................

Regole per la misura con posizionamento in automatico .........................................................

Osservazioni sulla misurazione e analisi dei dati ...................................................................

14-1 14-2 14-4 14-6 14-6 14-9 14-9 14-10 14-12 14-13 14-14 14-16 14-18 14-19 14-20

15 .......................................................................................................................... .....

Collegamento della testa laser alla macchina ........................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Connettore di estensione...................................................................................................

Pinout del connettore di estensione .....................................................................................

Cavo di estensione EX1 ..................................................................................................

Tipo uscite dell'encoder ....................................................................................................

HPI-3D in un ciclo di controllo della macchina ....................................................................

15-1 15-1 15-1 15-2 15-2 15-4 15-7 15-12

16 .......................................................................................................................... .....

Configurazione ..............................................................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Pannello interfaccia ........................................................................................................

Pannello WiMeteo ........................................................................................................ .

Pannello Parametri ..........................................................................................................

Pannello generale ...........................................................................................................

Pannello WiMeteo .........................................................................................................

Pannello connettore di estensione .......................................................................................

Pannello Statistiche .........................................................................................................

Pannello aggiornamento firmware.......................................................................................

Altri pannelli............................................................................................................... ...

17 ...............................................................................................................................

Principi di funzionamento .................................................................................................

Le misure di spostamento con il laser..................................................................................

La costruzione dell'interferometro.......................................................................................

L'influenza delle condizioni ambientali sull'accuratezza di misura ............................................

L'accuratezza degli interferometri laser ...............................................................................

Errori dovuti ai parametri ambientali ..................................................................................

Errore dead path ............................................................................................................ .

Errore di coseno..............................................................................................................

Errore di Abbe............................................................................................................... .

Errore dovuto alla stabilitĂ del laser ....................................................................................

Altri errori ....................................................................................................................

Una sintesi dei possibili errori del sistema di misura laser .......................................................

16-1 16-1 16-1 16-2 16-3 16-4 16-6 16-8 16-9 16-11 16-12 16-14 17-2 17-2 17-2 17-4 17-7 17-9 17-9 17-10 17-12 17-14 17-15 17-15 17-16

18 .......................................................................................................................... .....

Analisi guasti ................................................................................................................

Descrizione generale ......................................................................................................

Problemi con il collegamento USB o Bluetooth ...................................................................

Problemi di collegamento con i sensori senza fili .................................................................

Problemi con le misure lineari ..........................................................................................

18-1 18-1 18-1 18-1 18-3 18-4

19 .......................................................................................................................... .....

19-1

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SOMMARIO Dati tecnici ..................................................................................................................

Specifiche .................................................................................................................. ..

Testa laser ...................................................................................................................

Uscite analogiche testa laser ...........................................................................................

Uscite digitali testa laser, tipo 1 .......................................................................................

Uscite digitali testa laser, tipo 2 .......................................................................................

Uscite testa laser - pinout del connettore di estensione..........................................................

Condizioni di lavoro ......................................................................................................

Alimentazione .............................................................................................................

Interfaccia notebook ......................................................................................................

Compensazione dei parametri ambientali...........................................................................

19-1 19-1 19-2 19-2 19-3 19-3 19-3 19-5 19-5 19-5 19-6

20 .......................................................................................................................... ...

Indice ........................................................................................................................

20-1 20-1

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INTRODUZIONE

1

1 INTRODUZIONE

L'interferometro laser HPI-3D è un laser interferometro HeNe a due frequenze (eterodina) utilizzato prevalentemente per il controllo della geometria di macchine utensili, ma anche per applicazioni personalizzate di misurazioni di elevatissima accuratezza, grazie alla caratteristiche della sorgente laser.

Le sue piccole dimensioni e il peso ridotto semplificano il trasporto e lo rendono particolarmente utile per l'assistenza presso i clienti. E’ compatibile con Windows XP/Vista/7/8 (non ancora per MacOS), facile da usare e personalizzabile (sistema aperto con output dati configurabile). Il software, conforme alle norme ISO 230-2 e simili, permette di redigere rapporti di misura con grafici e tabelle. Ăˆ possibile scegliere i risultati di elaborazioni statistiche secondo le norme seguenti: ISO 230-2 (Europea), VDI/DGQ 3441 (Germania), NMTBA (USA), BSI BS 4656 Part 16 (UK) e PN-93 M55580 (Polonia).

1-1

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INTRODUZIONE Il sistema laser di misura HPI-3D è un dispositivo altamente configurabile, e

già nella sua configurazione di base permette

1

di eseguire misurazioni

complesse con estrema accuratezza.

Di seguito sono descritte le opzioni disponibili.

Gli

elevatissimi

parametri

tecnici

dell'interferometro

consentono di utilizzarlo anche nei laboratori scientifici, per il posizionamento di precisione, per il controllo di righe ottiche o magnetiche, etc.

Sicurezza L'interferometro laser HPI-3D è un laser in classe di sicurezza I, progettato e testato in conformità con gli standard internazionali di sicurezza. E' anche un prodotto laser di classe II conforme alle norme internazionali di sicurezza laser. Prima di utilizzare lo strumento leggere attentamente il manuale d'uso, soprattutto le parti relative alla sicurezza d'impiego.

Avvisi

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INTRODUZIONE Sebbene lo strumento HPI-3D sia stato progettato per impiego in ambienti non ottimali, è necessario rispettare le seguenti condizioni: 1) La sorgente laser non deve essere posizionata vicino a forti sorgenti magnetiche.

2) La sorgente laser non deve essere tolta dalla sua base e, nel caso lo fosse non deve essere posta a diretto contatto di un dissipatore di calore (es. una spessa lastra di metallo).

3) La sorgente deve essere protetta da urti o cadute accidentali.

4) Tenere pulite le ottiche e evitare qualsiasi graffio. In caso di polvere sulle ottiche, pulirle con alcol puro.

5) Non utilizzare lo strumento al di fuori delle condizioni di lavoro indicate nelle specifiche tecniche.

Informazioni sulla conformitĂ alle direttive e norme Europee

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1

INTRODUZIONE

1

Dichiarazione di conformità 2012 Wroclaw, 2012-04-20

Produttore LAS ERTEX Co LTD. Radzionkowska 17 51-506 Wrocław Polonia Certifica sotto la sua responsabilità che il prodotto:

S istema Laser Interferometrico HPI-3D a cui si riferisce esplicitamente questa dichiarazione è conforme agli standard e direttive seguenti: Direttiva 2006/95/EC Direttiva sulle apparecchiature elettriche di bassa tensione -

EN 61010-1:2011

Direttiva 2006/42/EU Direttiva macchine -

EN 60825-1:2007

Direttiva 2004/108/EU Compatibilità elettromagnetica: -

EN 61326-1:2006 EN 61000-4-2:2011 EN 61000-4-6:2007 EN 61000-4-8:2010 EN 61000-4-11:2007 EN 55011:2007 EN 55022:2011

La documentazione di evidenza della conformità ai requisiti della direttiva è disponibile presso il produttore stesso.

Presidente, Janusz Rzepka PhD

1-4

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QUICK START

2

2

QUICK START Le informazioni contenute in questo capitolo servono solo per iniziare a lavorare velocemente. Informazioni più dettagliate sono presentate nei capitoli successivi.

Caratteristiche principali HPI-3D è un dispositivo per la misura della velocità dell'oggetto in moto.

Il dispositivo funziona secondo il principio dell'interferometro laser (vedere il capitolo Principi di funzionamento). Viene utilizzato il principio dello spostamento Doppler in frequenza, che si genera durante il moto relativo tra gli elementi ottici.

L'unità di base di misura è la lunghezza d'onda del laser, cioè 632nm.

2-1

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QUICK START La funzionalità dello strumento dipende dal tipo di componenti ottici usati.

HPI-3D può essere usato come dispositivo autonomo o collegato a un notebook con il software HPI dedicato.

Come funziona

HPI-3D misura lo spostamento di misure dell'elemento in moto rispetto all'elemento di riferimento come indicato in figura 2.1. È importante notare che viene misurato lo spostamento relativo tra gli elementi e NON la loro posizione assoluta!

Reference element Horizontal & Vertical polarization Vertical polarization Horizontal polarization

LASER HEAD

Moving element

FIG. 2.1. ILLUSTRAZIONE DEL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO OTTICHE LINEARI

2-2

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2

QUICK START Ottiche lineari Le ottiche lineari sono l'interferometro lineare IL1 e il retroriflettore

lineare RL1.

2

Il funzionamento del HPI-3D con l'ottica lineare è mostrato nella figura 2.1. Il laser genera il raggio laser con due polarizzazioni: Orizzontale (H) e verticale (V). L'elemento di riferimento (IL1) divide il raggio in due parti. Il raggio polarizzato H è riflesso di nuovo al laser ed il raggio polarizzato V è diretto lungo il percorso di misura. La frequenza del raggio V cambia per effetto Doppler quando l'elemento mobile si sposta rispetto a quello fisso.

L'ottica lineare è principalmente è usata per la misura di:  Spostamento  Velocità  Accelerazione  Vibrazioni  Rettilineità con il metodo 3D  Ortogonalità

con

il

metodo

3D

(occorre

3D

(occorre

l’elemento RE3D - accessorio)  Parallelismo

con

il

metodo

l’elemento RE3D - accessorio)

Ottica angolare

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QUICK START Le ottiche angolari sono l'interferometro angolare IK1 e il retroriflettore angolare RK1.

Il funzionamento del HPI-3D con l'ottica angolare è mostrato nella figura 2.2. la sorgente (testa) laser genera il raggio laser con due polarizzazioni: Orizzontale (H) e verticale (V). IK1 divide il raggio in due parti. Entrambi i raggi sono diretti nel percorso di misura ma sono spostati di 50.8 millimetri. La frequenza di entrambi i raggi varia secondo l'effetto Doppler quando l'elemento RK1 è in moto.

Il cambiamento di frequenza di entrambi i raggi è la stessa quando RK1 e IK1 sono spostati linearmente. In questo caso nessun segnale di misura è rilevato dalla testa laser.

La testa laser con ottica angolare è insensibile ai movimenti lineari.

Il laser rileva il movimento soltanto quando IK1 e i RK1 sono ruotati l'uno rispetto all'altro. In questo caso il cambiamento di frequenza del raggio H è differente dal cambiamento di frequenza del raggio V.

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QUICK START

2

FIG.2.2. ILLUSTRAZIONE DEL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO - OTTICA ANGOLARE

L'ottica angolare è usata soprattutto per la misura di:  Piccoli angoli  Rettilineità con il metodo angolare  Planarità  Pitch  Yaw Ottica di Wollaston Ottiche angolari sono il prisma Wollaston WP2 e il retroriflettore Wollaston WRP2.

Il funzionamento del HPI-3D con l'ottica Wollaston è indicato nella figura 2.3. Il laser genera il raggio laser con due polarizzazioni: Orizzontale (H) e verticale (V). WP2 divide il raggio in due parti. Entrambi i raggi sono diretti

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QUICK START lungo il percorso di misura. Tra i raggi vi è un determinato angolo. La frequenza di entrambi i raggi varia per effetto Doppler quando l'elemento WP2 è in movimento.

Il cambiamento di frequenza di entrambi i raggi è lo WP2 e WRP2 sono spostati linearmente. In

2

stesso quando

questo caso nessun segnale di misura è rilevato dalla testa laser.

La testa laser con ottica di Wollaston è insensibile ai movimenti lineari.

Il laser rileva il movimento soltanto quando WP2 è spostato perpendicolarmente al raggio del laser. In questo caso il cambiamento di frequenza del raggio di H è differente dal cambiamento di frequenza del raggio di V, perché le lunghezze dei percorsi dei raggi 1 e 2 sono differenti - vedere figura 2.3.

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QUICK START

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FIG.2.3. ILLUSTRAZIONE DEL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO - OTTICA DI WOLLASTON. I RAGGI DI RITORNO AL LASER SONO NEL PIANO DELL'ILLUSTRAZIONE.

L'ottica Wollaston è principalmente usata per la misura di:  Rettilineità con il metodo di Wollaston  Ortogonalità degli assi (con l'elemento REW)  Parallelismo degli assi (con l'elemento REW)

Come iniziare

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QUICK START

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QUICK START

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PREPARATIVI

3 PREPARATIVI

3 L'interferometro laser HPI-3D richiede un'installazione di software “Software HPI„ sul disco fisso del notebook.

Requisiti hardware: Windows XP/Vista/7/8 system, CR-ROM processore Pentium, 1 GHz o superiore Scheda grafica SVGA USB 2.0 o Bluetooth 2.0

Installazione del software Il software di installazione è sulla chiavetta USB fornita con il sistema di misura. Il programma di installazione HPI_Software_Install può essere avviato direttamente dalla chiavetta USB. L'installazione procede automaticamente.

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PREPARATIVI

FIG. 3.1. ICONA DEL PROGRAMMA DI INSTALLAZIONE.

I seguenti componenti devono essere installati per il funzionamento corretto del sistema HPI-3D: − Software di HPI elenco delle lingue − Driver di FTDI per USB, −

cartella contenente il manuale utente e altri

documenti (in base alla versione), −database BDE (Borland Database Environments)

Durante il processo dell'installazione alcuni parametri devono essere impostati dall'utente. Nella figura 3.2 è mostrata la prima finestra visualizzata durante l'installazione.

Scegliere la lingua dell'installazione.

FIG.3.2. FINESTRA DI CONFIGURAZIONE LINGUA DI INSTALLAZIONE.

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3

PREPARATIVI

3 FIG.3.3. FINESTRA DI BENVENUTO.

FIG.3.4. FINESTRA INFORMAZIONI UTENTE

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PREPARATIVI

3 FIG.3.5. FINESTRA CARTELLA DESTINAZIONE PROGRAMMA.

FIG.3.6. LA FINESTRA VIENE VISUALIZZATA SE LA CARTELLA NON È GIÀ ESISTENTE.

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PREPARATIVI

3 FIG.3.7. FINESTRA DI SELEZIONE CARTELLA.

FIG.3.8. FINESTRA ICONA SUL DESKTOP.

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PREPARATIVI

3 FIG.3.9. FINESTRA CON LE INFORMAZIONI DI INSTALLAZIONE.

FIG.3.10. FINESTRA DURANTE LA COPIA DI DATI.

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FIG.3.11. CARTELLA DI DESTINAZIONE BDE (BORLAND DATABASE ENVIRONMENT)

3

FIG.3.12. INSTALLAZIONE DEL DRIVER FTDI.

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PREPARATIVI

3 FIG.3.13. FINESTRA RIASSUNTIVA DELL'INSTALLAZIONE

Nella maggior parte dei casi, l'installazione è semiautomatica e richiede solo la conferma con il tasto Invio.

Dopo aver installato il software sul notebook, vengono installati i driver. Per completare questo processo, il sistema deve

essere

collegato

con

cavo

USB

al

notebook.

L'installazione del driver è automaticamente eseguita da Windows.

FIG.3.14. MESSAGGIO VISUALIZZATO QUANDO VIENE RILEVATO UN NUOVO DISPOSITIVO USB.

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PREPARATIVI

FIG.3.15. MESSAGGIO VISUALIZZATO QUANDO IL DRIVER PER IL DISPOSITIVO DI HPI-3D È INSTALLATO.

Il software HPI può essere avviato dalla cartella HPI in Programmi in Windows Start (supponendo che le impostazioni non siano state modificate). L'applicazione può anche essere avviata dal desktop, se è stata creata l'icona corrispondente.

FIG.3.16. ICONA DELL'APPLICAZIONE DEL SOFTWARE HPI.

Per rimuovere il software di HPI scegliere Disinstalla Software di HPI dal menù iniziale.

FIG.3.17. ICONA DELL'APPLICAZIONE DI DISINSTALLAZIONE DEL SOFTWARE HPI.

ELEMENTI DEL SISTEMA LASER

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3

PREPARATIVI Il numero degli elementi del sistema è configurabile e la relativa configurazione dipende dall'impiego. I seguenti componenti sono inclusi nel kit standard (per misure lineari):

1

Sorgente laser

1. pz

(testa)

1 Alimentazione

2. pz

1 3. Treppiede pz

1

Retro-riflettore

4. pz

lineare RL1

1

Interferometro

pz

lineare IL1

5.

3-11

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3

PREPARATIVI

Sensore di 3 6. temperatura pz della base

pz 1

Sensore di

7.

temperatura dell'aria

1

Controllo remoto

8. pz

senza fili

2 9. Supporto HB1 pz

Prolunga in 2 10. acciaio inox pz SR1

Supporto con base 2 11. magnetica pz UM2

3-12

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3

PREPARATIVI

12.

1

cavo USB tipo B

pz

Nella figura 3.18 è visualizzata la valigia per trasporto e protezione del sistema laser.

3

FIG.3.18. VALIGIA PER TRASPORTO E PROTEZIONE DEL SISTEMA LASER.

Componenti accessori per le misure angolari sono: 3-13

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PREPARATIVI 1 interferometro angolare IK1 1 retro-riflettore angolare RK1 2 ottiche per rinvio del raggio ZK1 1 tavola rotante RE1 Componenti accessori per le misure di rettilineità sono: 1 x Prisma Wollaston WP2 1 x Retroprisma Wollaston WRP2.

Componenti accessori per le misure di ortogonalità sono: 1 master angolo retto per le misure 3D RE3D, 1 master angolo retto per misure con Wollaston REW.

Preparazione dell'interferometro per la misura L'interferometro laser HPI-3D è alimentato da un alimentatore separato 24VDC/5A. La comunicazione con il notebook/notebook avviene tramite cavo interfaccia USB o via Bluetooth. Il collegamento via cavo USB è più veloce e adatto ad alcuni tipi di misure (vibrazioni o misure dinamiche).

Prima di iniziare le misurazioni la Testa Laser (1) deve essere montata sul Treppiede (3) e collegata al connettore dell'alimentatore sul retro della testa. La testa laser può anche essere disposta direttamente sulla macchina, essendo dotata di base magnetica.

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3

PREPARATIVI Se si usa la connessione USB, collegare il cavo USB (10)

alla

presa

maschio

sul

pannello

anteriore

dell'alimentatore (figura 3.22). La seconda estremità del cavo deve

essere

collegata

alla

presa

USB

di

un

computer/notebook. Per il collegamento via Bluetooth è sufficiente collegare l'alimentatore.

Tasto Connettore

3

di

di

Connettore Pannello

connettore

FIG.3.19. COLLEGAMENTI DI HPI-3D.

Tramite il connettore di estensione è possibile gestire molte unità periferiche direttamente dalla testa laser. Questo dà estese possibilità di customizzazione dell'interferometro laser (contattare Feanor in Estonia) - per esempio,

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PREPARATIVI nell'emulazione delle righe ottiche in vetro, per guidare motori passo-passo, per misure dinamiche, ecc. Il pinout standard del connettore è descritto nei dati tecnici alla fine del manuale.

I sensori Ambientali (6) e di temperatura della base (7) sono collegati alla testa laser in modalità wireless. Sono esenti da manutenzione - non richiedono né accensione, né ricarica. Quando la testa laser non è alimentata restano nella modalità a bassissimo consumo. I sensori si attivano e iniziano a funzionare e trasmettere dati quando la testa laser è collegata all'alimentatore.

I sensori sono alimentati da una batteria al litio da 1/2AA - 3.6V (numero 14250). Può essere sostituita quando il monitor della batteria Display (vedere qui oltre) indica che è quasi esaurita. Rimuovere il coperchio. La durata della batteria nella modalità a bassissimo consumo è di oltre 30000 ore. La vita della batteria del sensore è di 10000 ore.

Il Comando remoto è usato per acquisire manualmente i punti di misura (vedere capitolo relativo).

Il Tasto di alimentazione è usato per accendere il laser e per visualizzarne lo stato. Il significato del tasto di alimentazione è descritto nella tabella 3.1.

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3

PREPARATIVI

Stato del tasto di

Stato

alimentazione Rosso

Testa laser correttamente alimentata. Il laser non funziona

Rosso - lampeggia velocemente

La testa laser si avvia correttamente ma il firmware principale del CPU non è corretto e va aggiornato. Occorre riprogrammare il firmware.

Arancione/verde lampeggia

Laser acceso; Fase 1 di stabilizzazione

lentamente

Arancione/verde

Laser acceso; Fase 2 di stabilizzazione

lampeggia velocemente

Verde - lampeggiamento

Laser acceso; Fase 3 di stabilizzazione

Arancione

Il laser si stabilizza. Percorso del raggio non allineato.

Verde

Il laser si stabilizza. Percorso del raggio allineato. Sistema pronto per le misure!

TAB.3.1. TASTO ALIMENTAZIONE CON LED

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3

PREPARATIVI

Alimentare il sistema Avvio dell'hardware

HPI-3D dispone di un unico pulsante sulla parte superiore della testa laser. Per avviare il laser premere il Tasto di alimentazione per 3 secondi (si veda figura 3.19) o dal software HPI cliccando sul campo “Laser„ (veda. 3.20) nella parte inferiore dello schermo.

FIG.3.20. INTERRUTTORE DI HPI-3D

Avvio del software

Quando il software si avvia appare questa schermata iniziale (Figura 3.21). Premendo F5 sulla tastiera del notebook o il 3-18

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3

PREPARATIVI pulsante contrassegnato Simulatore il software passa alla modalità di simulazione di un dispositivo HPI-3D, anche se vi è un dispositivo reale collegato al computer.

Nella parte inferiore dello schermo iniziale sono presenti tutti i dispositivi di HPI-3D attualmente collegati al notebook via Bluetooth o USB. I dispositivi accoppiati al notebook tramite Bluetooth sono visibili in blu. Dispositivi collegati tramite USB sono mostrati in rosso.

FIG.3.21. SCHERMATA INIZIALE

Dopo la schermata di avvio appare una schermata di connessione (Figura 3.22) dove vengono visualizzate le prove di connessione eseguite in successione sulle diverse porte. Nella parte in basso a destra viene visualizzata la porta sulla quale il software sta cercando di collegarsi allo strumento (vedi cerchio rosso sulla figura 3.22). Dopo 3-19

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3

PREPARATIVI l'installazione del software, per impostazione predefinita, i primi tentativi di connessione avvengono tramite interfaccia USB. Quando una connessione è completata con successo, viene considerata come prima scelta nelle connessioni successive.

3

FIG.3.22. SCHERMO DI CONNESSIONE

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PREPARATIVI

3 FIG.3.23. MENU' PRINCIPALE

Dopo la schermata di connessione appare il Menu Principale come mostrato nella figura 3.23. Vi suono due serie di pulsanti. Il pulsante Display apre la finestra di controllo di base del funzionamento del laser. Questa parte è descritta più avanti in questo capitolo. Il pulsante Configurazione avvia la finestra di configurazione. Premere Uscita per chiudere l'applicazione.

Altri pulsanti aprono diverse funzioni di misura. Tutte le opzioni sono descritte in dettaglio nel seguito. A causa della notevole varietà di tipi di misura offerti da HPI-3D, alcune delle opzioni non sono visibili nella finestra principale e possono essere raggiunte tramite i tasti a freccia.

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PREPARATIVI Problemi di collegamento analisi guasti sono descritti in Analisi guasti.

Visualizzare le informazioni di base del sistema.

Quando il software è avviato e il sistema è collegato, scegliere l'opzione Display in Menu principale. Viene visualizzata la finestra mostrata nella fig. 3.24. Se il raggio di uscita del laser viene correttamente reindirizzato alla testa Laser (per esempio con l'uso del riflettore RL1) e il laser mantiene la stabilizzazione (la barra di stato del Laser è verde), il livello raggio (un indicatore verde sullo schermo) mostra il 100% del livello di segnale. Mentre il laser è in fase di riscaldamento il Livello del raggio appare a intermittenza.

La frequenza di intermittenza è legata alla temperatura del laser. Durante il tempo di riscaldamento il sistema di misura è pronto per l'allineamento del percorso ottico del laser (vedi capitolo 4).

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3

PREPARATIVI

3 FIG.3.24. FINESTRA DISPLAY

In Display vi sono una barra di stato e quattro pannelli: - Un pannello (figura 3.25) che visualizza la misura e il livello di segnale. Vi sono anche pulsanti per cambiare unitĂ e il numero di cifre digitali nel risultato.

FIG.3.25. PANNELLO CON DISPLAY PRINCIPALE

- Pannello Ambientale dove vengono visualizzate le misure

dei

parametri

ambientali

rilevate

dall'unitĂ

compensazione ECU. Sullo schermo sono visualizzati:

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di

PREPARATIVI temperatura, pressione e umidità dell'atmosfera (pressione, umidità, e temperatura atmosferica.) e la temperatura della base che è misurata da tre sensori di temperatura base e una media di (media temp., T1, T2 e T3). Per ogni sensore è visualizzata la tensione della batteria e il livello del segnale. I dati dall'unità di compensazione ambientale possono essere

anche controllati dall'utente. È possibile ignorare i dati

3

provenienti

dalla ECU ed inserire manualmente i parametri atmosferici. In basso a sinistra ci sono le icone di collegamento a Microsoft Excel o OpenOffice Calc (se installato). L'esecuzione di questo collegamento consente di

registrare la misura in una cella di Excel ogni volta che viene premuto il pulsante STROBE.

FIG.3.26. PANNELLI AMBIENTALI:

- - Pannello Misurazione (FIG. 3.27) visualizza le informazioni di base sulla misurazione effettuata. Con la lista

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PREPARATIVI nel menù a sinistra si può cambiare il tipo di misura. La lista drop-down di destra è usata per selezionare l'asse. Se in Regolazione o Testa laser il checkbox non è selezionato, viene visualizzato il setup dell'ottica consigliato per quel tipo di misura. Vien mostrato il tipo di misura (distanza, velocità, angolo, rettilineità) e l'asse (X, Y, Z). Le opzioni Registrazione e Testa laser sono selezionate dai checkbox situati sul pannello. Soltanto una di loro può essere attiva, poiché sono reciprocamente esclusive. Entrambe le opzioni sono molto utili nel processo di allineamento del percorso ottico (vedere il capitolo 4).

FIG.3.27. PANNELLO DI MISURA

-

Il pannello Parametri (figura 3.28) è usato per la

configurazione del sistema di misura. L'opzione Cambia segno permette di scegliere se l'aumento della distanza tra il riflettore e l'interferometro ha segno positivo (default "+") o negativo. L'opzione Espansione termica del sistema è usata per selezionare il materiale da cui è costituita la macchina da

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3

PREPARATIVI misurare. La regolazione del valore adeguato del coefficiente di espansione è molto importante per ottenere la massima accuratezza di misura. L'opzione Utente permette di inserire un qualsiasi valore per il coefficiente di espansione termica.

Risoluzione permette di selezionare tra risoluzione elevata (0.1 nanometri) e risoluzione normale del sistema (1 nanometro).

FIG.3.28. PANNELLO PARAMETRI

La barra di stato (figura 3.24) mostra lo stato della testa Laser e delle misure. Vi sono quattro campi: Connessione, laser, segnale e velocitĂ . Normalmente dovrebbero tutti essere verdi. La tabella 3.2 indica i possibili stati.

Campo

Connessione

Stato

Azione richiesta

Nessuna connessione

Cliccare per aprire la finestra di

alla testa laser

configurazione. Riavviare il collegamento

testa laser

Connessione

correttamente collegata al notebook

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Nessuna azione necessaria

3

PREPARATIVI

Laser Laser

Laser

testa laser spenta

Cliccare per attivare il laser

testa laser accesa ma

Attendere

non pronta testa laser vicino alla

Terminare le misure e cliccare

regione instabile.

per cercare una nuova posizione stabile

testa laser funziona

Laser

Nessuna azione necessaria

correttamente

Intensità del raggio

Registrare i componenti ottici

insufficiente.

per migliorare il livello del

Segnale

segnale, usando il grafico di collimazione, poi cliccare sul campo per resettare Intensità

raggio

Interrompere il raggio fra IL1

non

e RL1 per pochi istanti in modo

sufficiente, ma

Segnale

calibrato

che il laser possa tarare nuovamente i parametri del raggio

Intensità del raggio

Laser

Velocità

Nessuna azione necessaria

sufficiente Velocità del

Cliccare sul campo per

movimento troppo

aggiornare

elevata Velocità nel campo

Velocità

Nessuna azione necessaria

ammesso Nessun sensore di

Almeno 3 minuti dopo avere

misura rilevato

alimentato la testa laser si consiglia di:

Sensori

- Controllare se i sensori sono

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3

PREPARATIVI

abbastanza vicini alla testa laser; - Controllare/sostituire le batterie dei sensori; Almeno un sensore sta

Nessuna azione necessaria

Sensori

funzionando

Rotativo

Encoder rotativo non rilevato

Controllare se l'encoder rotativo è acceso

Encoder rotativo

Fare doppio clic sul campo per

presente. Nessun collegamento

collegare l'encoder.

Rotativo

all'encoder rotativo.

Collegamento

Rotativo

Nessuna azione necessaria

all'elemento rotativo TAB.3.2. BARRA DI STATO

Se le misure sono eseguite con compensazione automatica dei parametri dell'atmosfera e la compensazione della temperatura della base, si deve:  Posizionare i sensori di temperatura dell'aria e umidità THS sulla macchina in prossimità del raggio laser.  Posizionare i sensori di lungo l'asse di misura sulla base della macchina Le misure eseguite senza compensazione automatica si riferiscono a condizioni normali: Temperatura 20 °C, pressione 1016 hPa, umidità 50%.

La macchina da misurare è compensata alla temperatura regolata in Temperatura di riferimento, in Configurazione->

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3

PREPARATIVI Meteo (vedere fig. 3.29). La temperatura di riferimento è regolata a 20 gradi C e non dovrebbe essere cambiata, se non necessario.

3

FIG. 3.29. FINESTRA CONFIGURAZIONE– METEO

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PREPARATIVI

Modalità di registrazione I cambiamenti di lungo periodo della lunghezza degli assi della macchina, al variare della temperatura, possono dare informazioni sulle proprietà termiche della macchina stessa. Questo tipo di misure chiamate

"Modalità

di

registrazione" può essere scelto premendo il tasto RECORD sulla schermata Display. Questa funzione

commuta

il

sistema in modalità registrazione dati. L'intervallo di tempo dei

record

può

essere

programmato

dal

impostando un valore desiderato.

FIG.3.30. FINESTRA MODALITÀ REGISTRAZIONE

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computer

3

PREPARATIVI

Premere

"Fine

Registrazione"

per

terminare

la

registrazione dei dati. I risultati possono essere salvati con "Salva su file". Esempio di Data Record in fig. 5.30.

Opzione - Misurazioni con specchio piano

Le misurazioni con lo specchio piano permettono misurazioni di spostamento, velocità, posizionamento e vibrazioni di una superficie piana. La superficie deve avere qualità a specchio (planarità della superficie λ/8) e coefficiente di riflessione non inferiore al 50%. Si consiglia di utilizzare specchi in alluminio, oro o dielettrico montato sulla parte mobile. Vi sono due possibili configurazioni: doublepass setup (fig. 3.36) e single pass setup (fig. 3.32). La risoluzione del double-pass è doppia rispetto al single-pass.

La configurazione consiste nella testa laser, nello specchio interferometro piano FMI e nello specchio piano. Per ottenere risultato corretto delle misure con la configurazione piana double-pass con specchio piano, scegliere l'opzione doublepass in Configurazione (fig. 3.33).

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PREPARATIVI

FIG. 3.31. INTERFEROMETRO A SPECCHIO PIANO DOUBLE PASS

FIG. 3.32. INTERFEROMETRO A SPECCHIO PIANO SINGLE PASS

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PREPARATIVI

3 FIG. 3.39. FINESTRA DI CONFIGURAZIONE - SCELTA DEL TIPO DI INTERFEROMETRO

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

4 ALLINEAMENTO DEL FASCIO

L'allineamento del percorso ottico è la

parte più difficile e

laboriosa dell'intero processo di misura.

Leggete attentame nte

questo capitolo!

Introduzione L'allineamento del raggio è il processo in cui l'utente, con l'uso di regolazioni meccaniche, rende la direzione del raggio laser il più possibile parallela alla direzione del movimento dell'asse di misura. Se il raggio non è allineato correttamente può verificarsi un effetto come quello mostrato in fig.4.1, ossia la posizione del raggio di ritorno sul rilevatore nella testa laser dal riflettore può variare con la posizione del riflettore stesso, generando un errore di coseno (capitolo 17) o disallineamento del percorso ottico (Il livello del segnale di ritorno scende velocemente in Livello segnale).

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

FIG.4.1. COME ALLINEARE IL FASCIO

L'allineamento ottico deve essere eseguito come indicato in Display La regolazione può essere eseguita anche durante il riscaldamento della testa laser. Quando il sistema è pronto a funzionare occorre eseguire un controllo finale.

Strumenti elettronici per l'allineamento Il processo di allineamento del percorso del raggio richiede tempo. Per facilitarlo, HPI-3D dispone, oltre ai diaframmi, tre strumenti di tipo elettronico.

Il primo è la posizione della testa laser nello spazio Display/Testa

laser.

Questa

opzione

è

utilizzata

per

l'allineamento della posizione della testa laser nello spazio.

Un altro strumento utilissimo è l'Allineamento elettronico del raggio in Display/Opzione allineamento. Con questo collimatore la posizione dei raggi di uscita e ritorno può essere controllata molto accuratamente.

Il terzo strumento a disposizione è l'Indicatore elettronico del raggio (collimatore elettronico) che indica se il raggio di

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

ritorno al sensore nella testa laser è di livello sufficiente per effettuare misure in modo adeguato. Per visualizzare il livello del raggio premere il tasto bianco di alimentazione sulla testa laser. Quando il laser è pronto all'impiego il pulsante diventa arancione o verde. Verde indica un valore adeguato del livello del raggio.

Regole di base dell'allineamento del raggio Con HPI-3D sono disponibili tre tipi principali di componenti ottici: ottica lineare, ottica angolare, ottica di Wollaston. Anche se gli elementi sembrano differenti, l'allineamento del percorso di raggio è simile per tutti i casi.

Nel seguito viene descritto il processo in modo dettagliato, con la spiegazione delle differenze per i diversi tipi di ottiche.

Nella figura 4.2 è indicato uno schema a blocchi delle regole di base dell'allineamento del percorso del raggio. Tutti i punti sono descritti in dettaglio nei paragrafi qui sotto.

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

4

FIG.4.2. REGOLE DI BASE DI ALLINEAMENTO DEL RAGGIO

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

Preparativi La testa laser dovrebbe essere fissata saldamente al treppiedi o bloccata direttamente sul banco della macchina. Il treppiede non deve toccare la macchina per evitare vibrazioni della sorgente laser e del percorso ottico. Fare soprattutto attenzione a non toccare e spostare i piedini del treppiede durante le misure. In tal caso occorre procedere al riallineamento.

FIG. 4.3 VISUALIZZAZIONE DELLA FUNZIONE SORGENTE LASER

Gli elementi meccanici del treppiedi aiutano nel processo di Regolazione del percorso ottico. Il treppiedi deve

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4

ALLINEAMENTO DEL FASCIO

essere livellato, e la posizione della testa laser deve essere regolata secondo l'angolo del percorso di misura.

Diaframma

Il diaframma nella parte frontale della testa laser (figura 4.4) aiuta nella fase di allineamento. Il diaframma ha tre differenti posizioni: " Allineamento“- il raggio laser esce attraverso l'apertura nel diaframma con un diametro di circa 2 millimetri, " Misura" dalla testa il raggio fuoriesce con un diametro di circa 8 mm,

FIG.4.4. POSIZIONI DEL DIAFRAMMA. A) MISURA, B) ALLINEAMENTO)

Durante il trasporto o quando il sistema non viene utilizzato,

mantenere

il

diaframma

chiuso.

In

questa

posizione l'ottica è protetta dalla polvere e da danni accidentali durante il trasporto.

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

I diaframmi sono presenti anche sulla maggior parte dei componenti ottici disponibili - vedere 4.5 - eccetto l'ottica Wollaston.

A

B

4 FIG.4.5. POSIZIONE DI ALLINEAMENTO (A) E POSIZIONE DI LAVORO (B)

Se richiesto i diaframmi possono essere tolti e rimessi in seguito.

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

ELEMENTI DI ALLINEAMENTO DELLA SORGENTE LASER

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Allineamento Z

FIG.4.5. ELEMENTI DI ALLINEAMENTO DELLA SORGENTE LASER

Per regolare la posizione del raggio nello spazio la testa laser di spone di elementi di regolazione fine come indicato

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

in di figura 4.5. Gli elementi sono disposti sulla testa girevole del treppiedi (figura 4.5a e 4.5b) e sulla base della testa laser (figura 4.5c).

Gli elementi disposti sul treppiedi sono usati per movimento verticale ed orizzontale 'lineare' della posizione di raggio (Z e Y), mentre gli elementi di regolazione sulla testa laser servono per i movimenti 'angolari' verticale e orizzontale.

Tool di allineamento elettronico del raggio

Una delle caratteristiche uniche del laser di HPI-3D è il collimatore elettronico per l'allineamento del raggio. Il collimatore elettronico visualizza la posizione dei raggi che rientrano nel sensore di ricezione del laser. Il collimatore può essere attivato in Display opzione controllando la casella Registrazione in Misura - si veda figura 4.6.

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

FIG.4.6. TOOL DI ALLINEAMENTO ELETTRONICO DEL RAGGIO

Il collimatore mostra due crocette: verde e blu La crocetta verde mostra la posizione del raggio di riferimento, mentre quella blu la posizione del raggio di misura.

Il significato esatto delle crocette dipende dal tipo di componenti ottici usati. I termini “raggio di riferimento„ e “il raggio di misura„ ha senso soltanto con le ottiche lineari. In questo caso “il raggio di riferimento„ indica il raggio “dall'„ elemento IL1 mentre “il raggio di misura„ è il raggio riflesso indietro da RL1.

Ogni volta che viene cambiata la configurazione ottica delle ottiche lineari, occorre, alla fine dell'allineamento e prima di iniziare le misure, interrompere il raggio fra IL1 e RL1 per 2 o 3 secondi. Il laser utilizza questa operazione per eseguire alcune procedure di taratura interna.

Attenzione! Non si deve posizionare uno degli elementi ottici (cioè RL1 o IL1) al di fuori della macchina su un supporto aggiuntivo - il sistema misurerebbe anche gli spostamenti della macchina in relazione al supporto).

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

Processo di allineamento del raggio per ottiche angolari

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

4 Attenzione! Ricordate che la posizione di contatto tra l'interferometro e il riflettore serve solo per la fase di regolazione iniziale, successivamente non devono mai toccarsi. Assicuratevi che durante le misurazioni interferometro e riflettore non entrino mai in contatto, perché ciò può generare errori di misura.

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

Processo di allineamento per ottiche angolari

4

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

4

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

Processo di allineamento per ottiche angolari

4

WP2

LASER HEAD

2. Turn on the laser. Switch diaphragms both on the WP2 and the laser head to the alignment position. Insert the WP2 in the laser beam path so that the beam passes through the middle of both diaphragms of the WP2

WP2

WP2

LASER HEAD

3. Move the WP2 along the measurement axis. Aling the laser position so that the beam passes always through the middle of the WP2 diaphragms.

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

WRP2

WP2

LASER HEAD

5. Regulate the angle of the WRP2 (with the large knob on the top) so that the reflected beam returns to the laser head

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

Processo di allineamento per le ottiche lineari con il master di angolo

4

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LASERHEAD

ALLINEAMENTO DEL FASCIO

RE3D

4

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RE3D

LASERHEAD

RE3D

LASERHEAD

ALLINEAMENTO DEL FASCIO

5

align the beam path so that both beams overlap on the input of the laser.

REMARK 1: With angular regulation the position of the beam from RL1 should be regulated. Position of the beam returning from IL1 should be regulated with mechanical components on the tripod.

REMARK 2: If the laser head is mounted directly on the machine then the position of the beam returning from IL1 should be regulated by direct movement of the IL1 component.

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

4

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

Processo di allineamento delle ottiche angolari con prisma di rinvio testa laser inizialmente non allineata IK1

RK1

ZK1

4 1. Mount Laser Head, IK1, RK1 and ZK1 on the measured machine

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LASER HEAD

ALLINEAMENTO DEL FASCIO

LASER HEAD

4

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

IK1 RK1

RK1

ZK1

4 4. Move the RK1 from IK1.

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LASER HEAD

ALLINEAMENTO DEL FASCIO

LASER HEAD

4

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

testa laser inizialmente allineata

LASER HEAD

4

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

IK1 RK1

RK1

ZK1

4 3. Move the RK1 from IK1.

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ALLINEAMENTO DEL FASCIO

LASER HEAD

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MISURE - POSIZIONAMENTO

5 MISURE - POSIZIONAMENTO

DESCRIZIONE GENERALE La misura di posizionamento lineare è l'opzione più avanzata delle misurazioni lineari disponibili. E' il tipo di misurazione laser più comune eseguita sulle macchine CNC. Il sistema misura l'accuratezza del posizionamento lineare, la ripetibilità e il gioco (backlash) confrontando la posizione visualizzata sul CNC della macchina con la posizione (vera, di riferimento) misurata dall'interferometro.

HPI-3D offre la possibilità (unica per i laser interferometri sul mercato) di misurare simultaneamente la posizione e la rettilineità sui piani orizzontale e verticale, con la cosiddetta opzione

3D.

Questa

opzione/funzione

3D

facilita

e

significativamente accelera il processo della geometria della macchina esaminata e migliora l'accuratezza eliminando l'errore di coseno.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

Riassunto del posizionamento

Nella figura 5.1 è indicato lo schema a blocchi della procedura lineare di correzione dell'errore. Con questa procedura è semplice eseguire correzioni su qualsiasi macchina CNC.

Per prima cosa occorre scegliere alcune opzioni di misura. Nella maggior parte dei casi questo punto può essere ignorato. Successivamente occorre generare il codice G per il movimento della macchina. Il programma generato guida la macchina in accordo allo standard ISO230-2.

Dopo avere impostato il programma sulla macchina esaminata, si possono avviare le misure su HPI Software. Non è necessaria la presenza fisica dell'utente durante il processo di misura.

Al termine della misurazione può essere generato un file speciale per compensazione del CNC della macchina. Dopo aver scaricato il file di correzione nel CNC si dovrebbe procedere a una nuova misura dei posizionamenti della macchina. I risultati finali possono essere salvati o stampati.

Tutte le fasi della misurazione sono descritte in dettaglio più avanti.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

5

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MISURE - POSIZIONAMENTO FIG.5.1 PROCEDURA LINEARE DI CORREZIONE DELL'ERRORE DI POSIZIONE

SETUP Misure Principi La misura di posizionamento è la misura di base eseguita con i componenti ottici lineari: il retro-riflettore lineare RL1 e l'interferometro lineare IL1. Le modifiche nella distanza fra IL1 e RL1 sono rilevate dalla testa laser e visualizzate nel software di HPI. Come illustrato nella figura 5.2, entrambi gli elementi sono normalmente allineati lungo il raggio laser. Anche se IL1 viene solitamente considerato come elemento fisso di riferimento e RL1 come elemento mobile, si può anche utilizzare la configurazione inversa, con RL1 stazionario e con IL1 in moto.

FIG.5.2 IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI POSIZIONAMENTO' -

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MISURE - POSIZIONAMENTO

La distanza L misurata nella configurazione lineare dipende significativamente dalla lunghezza d'onda reale del raggio laser λin aria secondo la formula λ L = N *λa ir = N *

va

c

n(T , P, H )

(5.1)

, dove N indica il numero di frange di interferenza, λvac è la lunghezza d'onda del laser misurata nel vuoto e n (T, P, H) è il coefficente di rifrazione dell'aria.

La lunghezza d'onda cambia con le fluttuazioni dei parametri dell'aria:

umidità, pressione ed umidità. Da

formule sperimentali (vedere capitolo 17) si ricava l'indice di rifrazione dipendente da T, P e H in condizioni standard (T=293K, P=1000hPa, H=50%): ∂n = −0,93*10−61

K

∂T ∂n = +0,27 *10− 61 ∂P hPa ∂n = −0,96*10−8 1 ∂H

%

I cambiamenti della lunghezza d'onda sono compensati automaticamente dalla testa laser di HPI-3D soltanto se il sensore TH è utilizzato correttamente e posto vicino al percorso del raggio laser. La pressione d'aria è misurata all'interno della testa laser.

5

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MISURE - POSIZIONAMENTO Principi - compensazione temperatura della base

Uno dei fattori importanti che influenza la precisione di ogni macchina è la temperatura. Nella figura {2} è indicata schematicamente

una

fresatrice.

Sulla

macchina

è

posizionata una tavola con un pezzo in lavorazione. Inoltre è indicato schematicamente il sottosistema di misura della macchina, la riga ottica. L'encoder di posizione (contrassegnato come riga) è la parte collegata al controllo di CNC. Può essere di materiali diversi - magnetica, in vetro, laser, ecc. e la relativa espansione è corretta con un segno positivo per forzare il controllo del CNC a posizionare la tavola nella stessa posizione malgrado l'espansione termica della riga.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

5 FIG.5.3 COMPENSAZIONE ESPANSIBILITÀ DELLA BASE - NOTAZIONE

I parametri importanti nella compensazione di lunghezza della riga sono: -

fattore termico di espansibilità della riga in [ppm] o

[m/(m*K)]; per le scale in vetro può avere valore molto basso -

deadpath della riga - la lunghezza della riga non

utilizzata o la distanza fra l'inizio della riga e il segno dello zero.

Il HPI-3D è in grado di compensare automaticamente l'espansibilità termica della riga. L'utente deve solo utilizzare

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MISURE - POSIZIONAMENTO correttamente i sensori di temperatura della base (cioè disporli il più possibile vicino al sistema di misura della macchina)

e

impostare

il

valore

del

coefficiente

di

espansibilità termica della riga.

Preparazioni per la misurazione

Per misure di posizionamento si devono utilizzare le ottiche lineari. I componenti necessari sono (vedere anche le figure dalla 5.1 alla 5.4):  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  interferometro lineare IL1  retro-riflettore lineare RL1  Temperatura dell'aria sensore TH (importante!!!)  Almeno un sensore di temperatura base (T1, T2 o T3) (importante!!!)

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede

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MISURE - POSIZIONAMENTO Le misurazioni di posizionamento richiedono che gli elementi ottici IL1 e RL1 siano allineati lungo il raggio laser come mostrato nella figura 5.1. Entrambi gli elementi possono essere traslati.

Durante le misure di posizionamento occorre tener conto degli errori di Abbe, di coseno e del percorso (per i particolari vedere il capitolo 17). L'uso del sensore di temperatura dell'aria e di almeno un sensore di temperatura della base (T1 o T2 o T3) è assolutamente necessario! Altri sensori di temperatura base possono essere utilizzati su assi di misura lunghi, soprattutto quando si sospetta che vi sia un gradiente di temperatura.

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MISURE - POSIZIONAMENTO FIG.5.2 IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI POSIZIONAMENTO LUNGO X

Se si usa solo il sensore dalla base della macchina, tutti i sensori inutilizzati dovrebbero essere disattivati nel software di HPI. In caso contrario il valore verrebbe mediato con quello degli altri sensori non utilizzati, ma comunque attivi. I sensori possono essere attivati singolarmente in Display cliccando sui campi T1, T2 o T3 nel pannello di WiMeteo.

Le misure di posizionamento possono essere eseguite non solo lungo il raggio laser (come mostrato nelle figure 5.1 e 5.2), ma anche in direzioni perpendicolari al raggio stesso.

Queste configurazioni sono riportate nelle figure 5.3 e 5.4. In queste due configurazioni il raggio laser deve entrare in IL1 dalla parte inferiore dell'elemento. Spostare solo il riflettore RL1.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

FIG.5.4. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI POSIZIONAMENTO LUNGO Y

FIG.5.5. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI POSIZIONAMENTO LUNGO Z

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MISURE - POSIZIONAMENTO

Descrizione del software Introduzione

Per

iniziare misure di Posizionamento in Menu

principale premere il tasto Posizionamento (figura 5.6).

Sullo schermo appare una finestra Posizionamento lineare come mostrato nella fig. 5.5 La finestra consiste di un menù pull-down e di quattro pannelli:  1) Quadro comandi - presenta le informazioni sulla distanza attuale, sulla distanza del punto target e sul livello del segnale di misura;  2) Pannello di posizionamento;  3) Pannello risultati di posizionamento  5) Pannello con i tasti di controllo e le informazioni di stato.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

FIG.5.6 MENU PRINCIPALE

Display

La parte superiore del Display (blocco 1 di fig. 5.7) è usato per il controllo di base del funzionamento del laser.

Attraverso questo pannello è possibile controllare la qualità del segnale in ingresso, cioè il livello del raggio e la misura rilevata dal laser. Si può anche modificare il numero di cifre visualizzate.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

1

2 3

4 FIG.5.7 FINESTRA POSIZIONAMENTO LINEARE.

Nell'angolo superiore sinistro del pannello vi sono due campi chiamati 1. punto di misura e 2. punto di misura, per collegare il sistema di coordinate del laser al sistema di coordinate della macchina da misurare. Questa opzione è descritta più dettagliatamente nel capitolo successivo. Inoltre più avanti nel capitolo è descritta un'opzione per la commutazione fra posizionamento 1D e 3D.

Pannello di posizionamento;

Sul grafico tracciato nel pannello di posizionamento sono indicati gli scostamenti tra la posizione del laser

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MISURE - POSIZIONAMENTO (riferimento, corrispondente alla posizione ideale della macchina) e quella effettiva della macchina. Sul diagramma i punti sono visualizzati in due colori: le deviazioni misurate durante il movimento di andata della macchina sono evidenziate con cerchietti blu mentre le deviazioni misurate durante il movimento di ritorno sono indicate con triangoli rossi. I punti della serie di punti di misura in corso sono collegati con una linea continua (si veda figura 5.8).

5 FIG.5.8. DIAGRAMMA CON I RISULTATI DI MISURA DEL POSIZIONAMENTO

Anche

se

la

scala

dell'asse

di

Y

è

regolata

automaticamente di default, è possibile fissare i limiti di visualizzazione manualmente scegliendo l'opzione Asse Y dal menu pull-down (si veda figura 5.8). I valori nell'asse X possono essere visualizzati nelle unità di distanza o come numero sequenziale del punto di misura.

Pannello dei valori di posizionamento

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MISURE - POSIZIONAMENTO Nel pannello sono riportati i valori numerici visualizzati delle misure di posizionamento (figura 5.11). Questi sono i valori dalla serie di punti misura in corso e sono indicati sul grafico di posizionamento come punti collegati con una linea continua.

L'unità

di

misura

può

essere

cambiata,

indipendentemente dall'unità della tabella, cliccando con il tasto sinistro del mouse sulla colonna distanza (Rif.) del grafico. Vi sono due possibilità: valore assoluto della distanza oppure numero sequenziale del punto.

Pannello di controllo del posizionamento

Il pannello di controllo del posizionamento è composto da tre parti principali (figura 5.11):  Linea con pulsanti di controllo  Linea con le informazioni sul processo di misura  Linea con le informazioni sulla condizione del laser.

La funzionalità della linea con i pulsanti cambia in base allo stato attuale della misura. La figura 5.9 mostra varie viste del pannello di controllo.

A B 4-16

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MISURE - POSIZIONAMENTO

C FIG.5.9 PANNELLO DI CONTROLLO - DIFFERENTI MODALITÀ, SPIEGAZIONE

A - viene visualizzato quando non si sta eseguendo alcuna misura e nessun dato è stato letto da un file. In questo modo è possibile iniziare la misura (“Start„), ripristinare il contatore principale (“Reset posizione„) o tornare al menu principale del programma (“menu„).

B - viene visualizzato durante le misure. La misura può essere interrotta direttamente (“Stop„) o indirettamente (“Menu„). Dopo la pressione di “Menu„ il software chiede sempre se la misura debba essere subito interrotta.

C - è visibile durante le analisi dei risultati ottenuti. Se i cicli

misurati

sono

insufficienti,

il

pulsante

“Successivo/Avanti„ resta attivo. La pressione di questo tasto inizia la misura. I risultati ottenuti durante la misura sono aggiunti ai risultati già registrati. La pressione del tasto “Ripeti„ inizia una nuova misura, ma i nuovi risultati sostituiscono quelli del ciclo precedente. Premendo “Nuovo„ tutti i risultati registrati sono eliminati e viene iniziata una nuova misura.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

FIG.5.10. FINESTRA DI VISUALIZZAZIONE DATI

Il tasto “Sfoglia„ apre la finestra di visualizzazione dei risultati (figura 5.10). La funzionalità di questa finestra è descritta in dettaglio nel seguito. Il pulsante “Rapporto„ apre la finestra di posizionamento come indicato in figura 5.34.

FIG.5.11. BARRE DI STATO NELLA FINESTRA DI POSIZIONAMENTO

Nella

parte

inferiore

del

pannello

di

controllo

posizionamento vi sono due linee di stato. Quella superiore presenta una configurazione delle misure di posizionamento, quella inferiore lo stato del sistema laser.

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MISURE - POSIZIONAMENTO Nel primo campo della linea superiore vi sono le informazioni sul metodo di acquisizione dei punti (manuale o automatico). Il campo successivo indica il numero di cicli di misura in serie (numero di cicli eseguiti uno dopo l'altro, se non è attiva l'opzione Stop dopo ciclo). Il terzo campo mostra le informazioni sul metodo di misura selezionato in Configurazione.

La linea inferiore mostra le informazioni comuni a tutte le opzioni del software HPI, stato della connessione, del laser, del segnale, dei sensori e dell'encoder rotativo. La funzionalità della linea inferiore è descritta in un altro capitolo.

Pull down menu - File

La barra dei menu contiene le opzioni seguenti: File, Modifica, Misura, Visualizza, Aiuto. In File (figura 5.12) vi sono i comandi per la lettura dei dati misurati da un file, per salvare i dati in un file, per stampare le misurazioni o esportarle in un file.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

FIG.5.12. Menù a tendina - Posizionamento.

5

Altre importanti opzioni disponibili nel menù File sono le opzioni per la generazione del percorso CNC e la preparazione della tabella di compensazione.

Generazione del percorso CNC

Generazione

del

percorso

CNC

permette

la

preparazione automatica, da parte del software HPI-3D, del programma G-code compatibile con la maggior parte dei controlli CNC. Le opzioni di generazione del percorso vengono impostate in una finestra separata, come mostrato nella figura 5.13.

Nella parte superiore della finestra è possibile impostare i parametri di moto della macchina. Nella parte inferiore il programma generato può essere visualizzato e modificato. I 4-20

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MISURE - POSIZIONAMENTO risultati possono essere salvati in un file di testo o visualizzati in anteprima e stampati.

5 FIG.5.13. FINESTRA DI GENERAZIONE DEL PERCORSO CNC

I parametri seguenti in Parametri del software devono essere configurato per generare il codice adeguato: ď‚• Metodo di misura - dovrebbe essere regolato in accordo al metodo di misura scelto (vedere oltre).

Scegliere tra metodo lineare, pendolo, pilgrim efficace e pilgrim standard; ď‚• Asse - scegliere l'asse della macchina da misurare (X, Y, Z, U, V, W, A, B, C).

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MISURE - POSIZIONAMENTO  Avanzamento (Feed rate) - impostare il massimo avanzamento della macchina durante la misura. Il valore scelto non può essere maggiore dei limiti della macchina (vedere il manuale della macchina) e del laser (7 m/s = 420000 mm/min).  Tempo di arresto- il tempo di arresto della macchina ad ogni punto di misura. Questo intervallo è necessario per permettere l'acquisizione del punto. Il valore adeguato di questo parametro dipende dalla macchina esaminata e dai parametri Acquisizione punto del

laser (vedi oltre in questo capitolo). 

Passo (Step) - la distanza fra punti di misura successivi.

 Clearance - movimento supplementare usato dalla macchina per compensare il backlash (isteresi). Il valore scelto dovrebbe essere abbastanza grande per compensare adeguatamente l'isteresi della macchina.  Numero dei cicli - il numero di cicli di misura. Per calcolare in modo adeguato i parametri statistici nel rapporto, si dovrebbero eseguire almeno tre cicli di misura completi. Più cicli di misura sono completati, migliore è la caratterizzazione della macchina, ma ovviamente si allungano i tempi di

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MISURE - POSIZIONAMENTO misura. Il numero di cicli dovrebbe essere lo stesso di Configurazione-> Posizionamento-> Cicli in serie.

 Numero di punti - numero di punti di misura.  Punto base - posizione iniziale della macchina nel suo proprio sistema di coordinate.  Sistema coordinato - se usato, scegliere il corretto sistema di coordinate.  misura 3D - se impostato, il Tempo di arresto è aumentato automaticamente per permettere le misure simultanee 3D (il modulo 3D richiede un tempo di arresto supplementare di 2 secondi di arresto nel punto di misura).  Movimento unidirezionale - se impostato, il

G-

code è generato soltanto per il movimento della macchina in un senso. Questa opzione è utile per la valutazione veloce della geometria della macchina, e per macchine molto lunghe. Non dovrebbe essere usato per le misure normali.  g-code/Heidenhain - è possibile generare programma standard G-code o una versione compatibile con i comandi dei CNC Heidenhain.

Preparazione tabella di compensazione

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il

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MISURE - POSIZIONAMENTO

FIG.5.14. Preparazione tabella di compensazione

Preparazione tabella di compensazione (Figura 5.14) è un'opzione utilizzata dopo aver completato le misure (prima delle misure non è abilitata). I risultati di misura sono usati dal software per calcolare gli errori e generare i valori della compensazione per il controllo CNC della macchina. Il formato adatto al CNC della macchina deve essere selezionato in Formato dati. Altri parametri supplementari sono impostati qui, oltre al formato dati.

Questo punto è descritto più dettagliatamente alla fine del capitolo.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

Pull down menu - Modifica

Nell'opzione Modifica (fig. 5.15) vi sono i comandi per impostare i dati macchina (fig. 5.16), definire i limiti di errore macchina (fig. 5.17), vedere in anteprima i risultati di posizionamento,

modificare

i

punti

di

posizionamento

(quando l'opzione Punti da elenco dal menu Misura è attiva) e cambiare la configurazione generale.

5 FIG.5.15. PULL-DOWN MENU MODIFICA

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MISURE - POSIZIONAMENTO

5 FIG.5.16 FINESTRA DATI MACCHINA

Errori limite della macchina

In Modifica l'utente può definire i limiti di errore ammessi per la macchina secondo norme differenti (opzione Limiti errore macchina - 5.17). Tutti i risultati delle misure di posizionamento lineari sono confrontati con questi limiti (veda. 5.18). Questa opzione è particolarmente utile quando si controllano molte macchine dello stesso tipo e con gli stessi parametri di accuratezza.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

5 FIG.5.17. FINESTRA LIMITI DI ERRORE MACCHINA

FIG.5.18. TABELLA DI CONFRONTO LIMITI ERRORI MACCHINA

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MISURE - POSIZIONAMENTO Generazione dei punti di posizionamento

5 FIG.5.19. FINESTRA DI GENERAZIONE punti di posizionamento

Se l'opzione Punti di posizionamento da elenco dal menu Misura è attivo, il programma si attende l'arresto della macchina nei punti definiti in Posizionamento, come mostrato dalla

figura

5.19.

I

punti

possono

essere

inseriti

manualmente o possono essere generati da parametri iniziali: posizione iniziale (può essere negativa), distanza (deve essere positiva) e intervallo (deve essere positivo) oppure il numero di punti. I punti vengono calcolati dopo

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MISURE - POSIZIONAMENTO aver premuto il pulsante Calcola. I punti ottenuti possono essere salvati in un file.

Configurazione dei punti di posizionamento

5 FIG.5.20FINESTRA DI CONFIGURAZIONE POSIZIONAMENTO LINEARE

Nel pannello Posizionamento della Configurazione l'utente può impostare le principali opzioni delle misurazioni di posizionamento lineare (Fig. 5.20).

In Misura cataloghi l'utente può scegliere i parametri principali della misura di posizionamento. I parametri raggruppati in Rilevazione del punto modificano il

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MISURE - POSIZIONAMENTO comportamento del software durante il processo di acquisizione del punto.

Vi sono quattro metodi disponibili per il controllo di posizionamento della macchina: Lineare, Pendolo, Pilgrim standard e Pilgrim efficace (Pulsanti in Metodo di Misura). I sensi del movimento previsto della macchina sono indicati negli schemi e nelle figure 5.21, 5.22, 5.23 e 5.24. Solitamente si usa il metodo Lineare.

In Cicli in serie definire il numero di cicli totali di misura.

Maggiore il numero di cicli, migliori sono i risultati. Almeno tre cicli sono suggeriti per il calcolo adeguato delle statistiche.

FIG.5.21. MOVIMENTO MACCHINA NELLA MODALITĂ€ LINEARE (S PUNTO INIZIALE)

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MISURE - POSIZIONAMENTO

FIG.5.22. Movimento macchina nella modalità PENDOLO (S - PUNTO INIZIALE)

5

FIG.5.23. MOVIMENTO DELLA MACCHINA NELLA MODALITÀ PILGRIM STANDARD (S - PUNTO INIZIALE)

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MISURE - POSIZIONAMENTO

FIG.5.24. MOVIMENTO DELLA MACCHINA NELLA MODALITÀ PILGRIM EFFETTIVO (S - PUNTO INIZIALE)

I punti di misura possono essere acquisiti manualmente (premendo la barra spazio della tastiera o il tasto del comando remoto) o essere acquisiti automaticamente dal software. Per l'acquisizione automatica sono usati i parametri impostati in Rilevazione del punto.

Per le macchine CNC scegliere acquisizione automatica del punto e generazione automatica del punto di posizionamento.

I

punti

di

misura

possono

essere

rilevati

automaticamente dal software durante il processo di misura o possono essere modificati manualmente. La creazione manuale e la modifica dell'elenco dei punti di misura è descritta più avanti in questo capitolo.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

L'insieme dei checkbox permette di modificare il processo di posizionamento  Ignora compensazione backlash - se impostato, il software

non

prevede

il

movimento

di

compensazione del backlash della macchina (dal punto S a punto 1 nella figura 5.21 - 5.24).

Quando viene scelta acquisizione manuale del punto, non c'è compensazione backlash al primo punto di misura!  Correggi valore target - se impostato, il software conferma il valore di distanza misurato dal laser in ogni punto acquisito. Opzione utilizzabile per le macchine senza controllo numerico.  Stop dopo ogni ciclo - se impostato, le misure sono interrotte automaticamente dopo un ciclo completo di misura (cioè quando la macchina torna di nuovo alla posizione zero). L'opzione è utile quando risultati intermedi devono essere rilevati ed analizzati.  Misura simultanea 3D - se impostato, durante le misure di posizionamento vengono anche eseguite misure di rettilineità 3D. E' richiesto, in tal caso, un maggior tempo di permanenza/arresto della macchina nei punti di misura.

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MISURE - POSIZIONAMENTO  Misure unidirezionali - se impostato, la misura è terminata quando è rilevato il movimento di ritorno della macchina e non quando la macchina torna di nuovo in posizione zero.

5 FIG.5.25. FINESTRA DI CONFIGURAZIONE DEL POSIZIONAMENTO LINEARE - RILEVAZIONE DEL PUNTO

Le opzioni disponibili in Rilevazione del punto sono utilizzabili solo con l'acquisizione automatica del punto.

Definiscono le situazioni in cui il software acquisisce la misura.

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MISURE - POSIZIONAMENTO Un punto è acquisito quando le vibrazioni misurate sono più basse di Vibrazioni inferiori a, e dopo un intervallo tempo definito in Acquisisci punto dopo. Il valore del punto di misura è arrotondato con la tolleranza definita in Tolleranza del punto.

Per esempio se Tolleranza del punto è impostato a 1.0 millimetri ed il laser misura 50.11mm, viene acquisito un punto di misura richiesto di 50.00 millimetri con un errore macchina di 0.11 millimetri. Se il laser misura 60.61 millimetri viene acquisito il punto di misura di 61.00 millimetri con un errore di macchina di -0.39 millimetri.

Se Tolleranza del punto è impostato a 0.2 millimetri ed il laser misura 50.11mm, allora viene acquisito un punto di misura richiesto di 50.20 millimetri con un errore macchina di -0.09 millimetri. Se il laser misura 60.61 millimetri, viene acquisito il punto di misura di 60.60 mm con un errore di macchina di 0.01 mm.

Menu a tendina - Misura

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MISURE - POSIZIONAMENTO FIG.5.26. PULL-DOWN MENU MISURA DI POSIZIONAMENTO

Misura include le opzioni relative al processo di misura: Stop dopo ogni ciclo - Se questa opzione è attiva il programma interrompe la misura dopo ogni ciclo di misura; se non è attivo, viene eseguito il numero impostato di cicli.

Correggi valore target - questa opzione dà la possibilità di modificare il valore di un punto di posizionamento precedente impostato, durante il processo di misurazione.

Prima che il punto venga acquisito, viene visualizzata una finestra in cui è possibile scrivere il nuovo valore. Nel campo Modifica è possibile scrivere solo il valore dopo la virgola, senza dover riscrivere l'intera misura.

Ignora compensazione backlash - se impostato, il software non si aspetta il movimento di compensazione del backlash della macchina (dal punto S a punto 1 nella figure 5.21 - 5.24).

Acquisizione automatica del punto - Il programma cattura i punti di misura automaticamente utilizzando le impostazioni da Configurazione. Nella versione automatica il sistema riconosce automaticamente quando fermarsi, il valore della posizione da misurare, la direzione di movimento e il numero di ciclo. Opzione esclusiva con “Acquisizione manuale del punto”.

Acquisizione manuale del punto - i punti misurati sono acquisiti dal programma quando viene premuto il pulsante

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MISURE - POSIZIONAMENTO Acquisizione manuale, la barra Spazio o il pulsante sul Controllo remoto. Opzione esclusiva con “acquisizione automatica del punto”.

Generazione automatica dei punti - i punti di posizionamento sono calcolati automaticamente dal programma. Il calcolo dei punti è effettuato nel primo ciclo di misura. Opzione esclusiva con "Punti da elenco".

Punti dalla lista - quando questa opzione è selezionata sullo schermo viene visualizzata una finestra per la modifica dei punti di posizionamento nominali. Questa finestra permette di scrivere o calcolare i valori di posizionamento, che sono poi confrontati con i valori effettivamente misurati.

Opzione disponibile solo con “acquisizione automatica del punto”.

FIG.5.27. MENU PULL-DOWN VISTA POSIZIONAMENTO

L’opzione

Visualizza

attiva/disattiva

un

pannello

Posizioni target, Tabella errori e mostra un grafico dei punti di misura in tutti i cicli (il ciclo attivo con una linea continua, gli altri utilizzando solo punti). Mostra schema (Show

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MISURE - POSIZIONAMENTO pictogram) visualizza uno schema del metodo di misura attualmente selezionato.

Preparazioni per la misura Finestra di misura

5 FIG.5.28 SCELTA TRA POSIZIONAMENTO 1D E 3D

Quando il sistema è pronto per la misurazione, sullo schermo appaiono due display digitali e l'indicatore di livello del

segnale

di

misura.

Sul

display

superiore

viene

visualizzato il valore ‘vero’ misurato dal laser. Sul display inferiore appare la posizione da rilevare (target), letta dalla tabella dei punti da rilevare o impostata automaticamente.

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MISURE - POSIZIONAMENTO Sotto i display, sul lato sinistro, i risultati delle misurazioni vengono mostrati in un grafico. Sulla destra vi è una Tabella Errori. Sotto al grafico vi sono tre pulsanti:  Inizio - inizio della misura,  Reset Posizione - resetta la misura  Menu - torna al menu principale.

Misure 1D e 3D

Nell'angolo in alto a destra della finestra di posizionamento principale (vedi figura 5.20) vi è un pulsante per selezionare la modalità di misura del solo posizionamento ("1D") o di misura contemporanea di posizionamento e rettilineità col metodo 3D ("3D").

Scegliendo “3D” vengono misurati sia il posizionamento che la rettilineità sui piani orizzontale e verticale.

FIG.5.29. VISUALIZZAZIONE DATI 3D

Tutti i dati misurati possono essere visualizzati durante le misurazioni attraverso i vari pannelli (figura 5.21). I dati dal ciclo effettivo di misura sono indicati nella tabella e sul 4-39

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MISURE - POSIZIONAMENTO grafico. I punti dei cicli precedenti sono visibili nel grafico come cerchi blu o triangoli rossi.

Misurazioni nel sistema di coordinate macchina

Ăˆ possibile ottenere le misure di posizionamento direttamente nel sistema di coordinate della macchina. Per fare questo occorre completare i campi Primo punto della macchina e Secondo punto della macchina (si veda figura 5.31).

In questi campi occorre inserire la posizione dei primi due punti di misura nel sistema coordinato della macchina. Dopo la modifica di questi campi, i risultati di misura sono riferiti al sistema coordinato della macchina. Inoltre i file della compensazione dell'errore sono automaticamente aggiornati.

FIG.5.31. COLLEGARE IL SISTEMA DI COORDINATE DEL LASER E DELLA MACCHINA

Impostazione dei punti di misura

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MISURE - POSIZIONAMENTO La misura di posizionamento lineare richiede le posizioni obiettivo (target) che definiscono i punti in cui gli errori di posizionamento sono calcolati. I punti target possono essere definiti automaticamente durante il primo ciclo nella misura, scritti manualmente in un elenco o essere calcolati (Punti obiettivo dalla lista). I punti sono rilevati con tolleranza 1.0 mm in modo automatico (se si vuole utilizzare un altro valore di tolleranza, indicarlo in Configurazione-> Posizionamento-> Acquisizione punto-> Tolleranza punto). I punti di posizionamento possono essere anche definiti o calcolati con l'opzione Punti da elenco. Dopo aver attivato questa opzione, i punti di posizionamento possono essere definiti con qualsiasi risoluzione.

La misura può essere fatta con Acquisizione automatica oppure Manuale come descritto in precedenza in questo capitolo. Nella versione automatica il sistema riconosce automaticamente quando fermarsi, il valore della posizione da misurare, la direzione di movimento e il numero di ciclo.

Regole per le misure di posizionamento in automatico Per il funzionamento corretto del posizionamento automatico seguire queste regole: 1) Il periodo di arresto della macchina deve essere di almeno 1 secondo, valore standard (può essere cambiato in

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MISURE - POSIZIONAMENTO Configurazione-> Posizionamento-> Acquisizione punto> Acquisire dopo), 2) Le Vibrazioni nel punto di acquisizione devono essere inferiori a 10 arcsec, 10 è il valore di default (questo può essere cambiato in Configurazione-> Posizionamento-> Acquisizione punto-> Vibrazioni inferiori a), 3) Il movimento di compensazione del gioco della macchina (backlash) deve essere superiore a 1 arcmin.

Se le vibrazioni sono eccessive e il sistema non acquisisce punti, occorre scegliere l'opzione Acquisizione manuale nel menù Misurazione.

Osservazioni sulla misurazione e analisi dei dati L'analisi del posizionamento lineare della macchina è costituito da almeno due cicli di misura.

In ogni ciclo la macchina da misurare sposta il retroriflettore alla distanza programmata in avanti e all'indietro.

Dopo ogni singolo spostamento la macchina deve fermarsi per almeno un secondo.

Dal punto di vista pratico, a causa della vibrazioni della macchina, il tempo di arresto dovrebbe essere superiore a 3 secondi.

La distanza tra punti successivi misurata dal sistema laser viene salvata nella tabella dei risultati.

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MISURE - POSIZIONAMENTO Dopo un ciclo, se è stata scelta l'opzione Smettere dopo ogni ciclo oppure dopo che l'intero processo di misura è terminato, viene visualizzata la finestra con i risultati (figura 5.32).

5 FIG.5.32. FINESTRA DI POSIZIONAMENTO dopo aver completato un ciclo completo di misura

I pulsanti Elimina e Aggiungi possono essere utilizzati per rimuovere o aggiungere il ciclo di misura. E' possibile modificare il ciclo di misura in cui si sospetta vi sia un errore accidentale. Con il pulsante Sfoglia si apre la finestra di navigazione dei dati (figura 5.33), dove i cicli di misura possono essere visualizzati e analizzati.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

FIG.5.33. FINESTRA ANALISI DATI

Il rapporto di misura può essere generato sia dalla finestra di posizionamento principale che dalla finestra di visualizzazione dati. Se almeno due serie dei cicli di misurazione sono state completate, i calcoli statistici possono essere eseguiti ed il rapporto può essere generato. Per il rapporto di misura finale premere il pulsante Report. La schermata del notebook dopo aver premuto il pulsante Report è visualizzata in fig. 5.34.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

FIG.5.34. RAPPORTO SUL POSIZIONAMENTO LINEARE.

I risultati di posizionamento sono presentati sul grafico ed in Risultati pannello. Questo pannello è anche utilizzato per impostare i parametri di elaborazione dei dati di misura.

La norma definisce un metodo statistico utilizzato nei calcoli e può essere scelta da un menù a tendina. La scelta di una differente norma implica il ricalcolo dei risultati. I valori limite per i parametri misurati della macchina sono presentati in questo pannello. Essi sono assegnati alla macchina selezionata dal menù Macchina. Se l'errore supera i limiti definiti per la macchina, questo errore viene visualizzato in rosso.

Sotto il grafico vi sono: tasti utilizzati per il report Anteprima, Stampa il report, cambiamento dei Parametri del grafico, e ritorno alla finestra precedente.

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MISURE - POSIZIONAMENTO La scala dell'asse può essere modificata utilizzando Scala dell'asse (scala automatica, minimo e massimo), opzione disponibile cliccando sul grafico con il tasto destro del mouse.

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FIG.5.35.RAPPORTO SUL POSIZIONAMENTO LINEARE.

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MISURE - POSIZIONAMENTO

Il report può essere generato in forma semplificata o completa. La finestra di selezione è indicata ogni volta che i tasti Anteprima oppure Stampa vengono premuti. La versione semplificata è costituita da tre pagine: la pagina di titolo, la pagina dei risultati e la pagina del grafico - vedere figura 5.35. Il logo della pagina iniziale può essere cambiato in Configurazione. Nella relazione estesa vengono aggiunte ulteriori pagine con risultati di misura. Il numero di pagine supplementari dipende dal numero di punti di misura raccolti.

Compensazione degli errori macchina Quando la misura è terminata i dati possono essere salvati in un file o essere esportati come File di testo (menu File->Export). L'esportazione del file di testo dà la possibilità di ulteriore analisi dei dati ottenuti con software come Matlab, Mathematica o Excel.

Il software di HPI è in grado, a partire dai risultati di misura del posizionamento, di generare il file di correzione per la compensazione del CNC della macchina (figura 5.35).

Attualmente sono disponibili 8 diversi tipi di formato. Il formato dipende dal tipo di controllo CNC della macchina utensile.

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MISURE - POSIZIONAMENTO Secondo il formato di dati scelto, vari parametri sono visualizzati nella finestra della compensazione dell'errore (figure 5.37-5.39). Qui sotto vengono descritti i formati piĂš comuni.

5 FIG.5.36. COMPENSAZIONE DEGLI ERRORI MACCHINA

Formato dati assoluto e incrementale I formati base del file di compensazione errori sono Assoluto e Incrementale. In questo caso i dati sono formattati come una semplice tabella con cinque colonne (figura 5.37): ď‚• numero di punti di posizionamento

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MISURE - POSIZIONAMENTO  valore di distanza nel punto di posizionamento  errore all'andata  errore al ritorno  errore medio Nel caso del formato assoluto i valori degli errori sono in assoluto. Nel caso del formato incrementale gli errori nel determinato

punto

sono

calcolati

rispetto

al

punto

precedente, considerando l'errore nel primo punto di misura come zero.

5

FIG.5.37. COMPENSAZIONE DI ERRORE DI MACCHINA - FORMATO DATI LINEARE ED INCREMENTALE

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MISURE - POSIZIONAMENTO La finestra di compensazione per quei formati è indicata nella figura 5.37. L'utente può cambiare Unità di errore fra m e mm e Punto base. Il punto base è aggiunto a tutti i valori di posizione nella seconda colonna.

Formato Siemens Il formato di dati Siemens è utilizzabile nella maggior parte delle unità di controllo prodotte da Siemens. La scelta è fra i tipi 828 e 840. Per CNC più obsoleti si consiglia di utilizzare il formato dati incrementale.

5

FIG.5.38. COMPENSAZIONE ERRORI MACCHINA - FORMATO DATI SIEMENS

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MISURE - POSIZIONAMENTO

Secondo le indicazioni di figura 5.38 il formato Siemens è molto diverso da quello assoluto/incrementale. Il file in formato Siemens può essere memorizzato e scaricato direttamente nel CNC da correggere (con azionamenti 828 o 840). È possibile impostare il corretto Sistema di misura, cambiare il Punto base della macchina (non necessario quando si utilizza il sistema di coordinate della macchina) e cambiare il nome dell'Asse compensato.

5

Formato dati Fanuc

FIG.5.39. COMPENSAZIONE ERRORE MACCHINA - FORMATO DATI FANUC

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MISURE - POSIZIONAMENTO

Il file in formato Fanuc è utilizzabile nella maggior parte dei CNC Fanuc, sono presenti vari modelli di unità di controllo.

Secondo le indicazioni di figura 5.39 il formato del file di Fanuc

differisce

notevolmente

assoluto/incrementale. Il file di correzione

dal

formato

Fanuc può essere

scaricato direttamente sul CNC della macchina, normalmente via USB. È possibile impostare il corretto Offset dati (deve essere nel range 0-1023), cambiare il Punto base della macchina (non necessario quando si utilizza il sistema di coordinate della macchina) e cambiare il nome dell'Asse compensato.

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MISURE - VELOCITA'

6 MISURE - VELOCITA'

DESCRIZIONE GENERALE Le misure di velocità vengono eseguite con l'uso di ottiche lineari. Questa misurazione può essere utilizzata, ad esempio, per la caratterizzazione del movimento del motore della macchina utensile. Il sistema permette di misurare la velocità in diverse unità di misura. Può essere configurato in Configurazione- >Velocità. Il valore di velocità è campionato ogni 40ms.

SETUP Misure Per misure di velocità si devono utilizzare le ottiche lineari. I componenti necessari sono (vedere anche le figure dalla 6.1 alla 6.4):

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MISURE - VELOCITA'  Sorgente laser (testa)  Alimentatore  interferometro lineare IL1  retro-riflettore lineare RL1

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura della base  Sensore di temperatura dell'aria

Le misure di velocità richiedono che gli elementi ottici IL1 e RL1 siano allineati lungo il raggio laser, come mostrato nella figura 6.1. Entrambi gli elementi possono essere traslati.

Durante le misure dinamiche si consiglia di utilizzare il sensore di temperatura dell'aria. Non occorre utilizzare i sensori di temperatura della base.

FIG.6.1 IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI VELOCITA'

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MISURE - VELOCITA'

Le misure di velocità possono essere eseguite non solo lungo il raggio laser (come mostrato in figure 6.1 e 6.2), ma anche in direzioni perpendicolari al raggio laser. Queste configurazioni sono riportate nelle figure 13.3 e 13.4. In queste due configurazioni solo il riflettore RL1 può essere traslato.

6 FIG.6.2 IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI VELOCITA' LUNGO L'ASSE X

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MISURE - VELOCITA'

FIG.6.3. IMPOSTAZIONE PERCORSO OTTICO PER MISURE DI VELOCITA' LUNGO L'ASSE Y

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FIG.6.4. IMPOSTAZIONE PERCORSO OTTICO PER MISURE DI VELOCITA' LUNGO L'ASSE Z

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MISURE - VELOCITA'

Descrizione del software La velocità viene misurata con l'opzione Velocità dal Menu Principale. In fig. 6.5 é mostrata la finestra principale del menù Velocità. La finestra è composta da quattro parti principali:  Il Display indica la velocità attuale e il livello del segnale;  Grafico velocità-; la linea blu è un grafico della velocità misurata, la linea rossa è il grafico della velocità media;  TabellaVelocità - una tabella che contiene campioni consecutivamente

numerati, tempo

trascorso dall'inizio e valore attuale della velocità;  Pannello con tasti

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MISURE - VELOCITA'

FINESTRA VELOCITÀ

Avviare la misura di velocità con Start, la misura della velocità avviene in continuo. Premere Stop per terminare.

Durante le misurazioni il grafico della velocità viene aggiornato sullo schermo. Cliccando su una parte del grafico e spostando il mouse verso destra è possibile zoomare il grafico. Per ridurre lo zoom cliccare su una parte del grafico e spostare verso sinistra il mouse. Il grafico visualizzato può essere stampato o salvato in un file. Selezionare le opzioni nel menù File (Salva, Salva come, Stampa - vedi fig. 6.6).

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MISURE - VELOCITA'

FIG.6.6. MENU PULL-DOWN VELOCITA'

Prima di salvare il file, il programma chiede di cambiare i dati macchina (opzione disponibile dal menu a tendina Modifica-> Dati macchina), tipo di macchina, numero di serie della macchina, asse misurato o nome operatore (vedi figura 6.7). I dati salvati permettono analisi successive e sono stampati sul report.

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MISURE - VELOCITA'

FIG.6.7. DATI MACCHINA.

I dati misurati possono essere salvati, ed è possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura (fig. 6.8). Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati (fig. 7.40) o nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati.

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MISURE - VELOCITA'

FINESTRA MISURA VELOCITÀ

6 FINESTRA ANTEPRIMA REPORT VELOCITA'

È inoltre possibile copiare il grafico di velocità nella clipboard e incollarlo in un documento. Copia nella

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MISURE - VELOCITA' clipboard è disponibile dal menu del popup che viene visualizzata cliccando con i tasto destro.

L'unità

di velocità può essere impostata in

Configurazione, Velocità (vedi figura 6.10). Configurazione è disponibile dal menu Modifica.

6 OPZIONI DI CONFIGURAZIONE VELOCITA'

Procedura di misura

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MISURE - VELOCITA' 1. Posizionare il laser sulla macchina da misurare ed allineare il percorso ottico.

2. Avviare il software di HPI-3D e selezionare l'opzione VelocitĂ .

3. (Facoltativo) Scegliere l'unitĂ di misura desiderata nella finestra di configurazione 4. Premere il pulsante Start e avviare la macchina.

5. Quando la macchina si ferma, premere il tasto Stop, salvare i risultati e/o stampare il rapporto di misura.

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MISURE DI RETTILINEITÀ

7 MISURE DI RETTILINEITÀ

DESCRIZIONE GENERALE Misure di rettilineità è una misura molto utile per ottenere informazioni di base su un asse geometrico della macchina utensile. Con questa opzione di misura un utente può misurare la rettilineità sulla base della macchina, su tutte le superfici importanti della base o controllare la qualità del movimento di un elemento della macchina.

Con il dispositivo HPI-3D le misure di rettilineità possono essere eseguite con tre diversi metodi: Angolare, Wollaston e 3D.Il metodo Angolare è progettato per misure base di rettilineità (come con l'autocollimatore ottico); Il metodo di Wollaston è progettato per misure di “movimento nello spazio„ - come ad esempio il movimento di una tavola o un utensile; il metodo 3D è usato per valutare in modo veloce un “movimento nello spazio„, come il metodo di Wollaston, ma con la misura eseguita contemporaneamente

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7

MISURE DI RETTILINEITÀ su tre assi. I principali parametri di questi metodi sono descritti nell'ultimo capitolo.

Misura Messa a punto - ottiche angolari Principi Il funzionamento di HPI-3D con l'ottica angolare è mostrato nella figura 7.1. Il laser genera un raggio laser con due polarizzazioni: Orizzontale (H) e verticale (V). IK1 divide il raggio in due parti. Entrambi i raggi sono diretti nel percorso di misura ma sono spostati in parallelo di 1'' o 2'' (secondo la versione).

7 FIG.7.1. ILLUSTRAZIONE DEL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO - OTTICHE LINEARI

Quando la distanza fra gli elementi ottici si è modificata, si verifica una modifica della frequenza di entrambi i raggi a seguito dell'effetto Doppler. La testa laser nota un 7-2

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MISURE DI RETTILINEITÀ movimento soltanto se vi è una rotazione di IK1 rispetto a RK1, cioè quando vi è differenza di lunghezze nei percorsi del raggio. La distanza misurata può allora essere usata per ottenere l'angolo di rotazione (pitch o yaw della macchina) o il movimento verticale del componente ottico (IK1 o RK1).

La testa laser con ottica angolare è insensibile ai movimenti lineari.

7 FIG.7.2. CALCOLO DI RETTILINEITÀ DURANTE LE MISURE ANGOLARI NOTA

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MISURE DI RETTILINEITÀ Nella figura 7.2 è indicato schematicamente RK1 su un carrello con tutti i parametri importanti per il calcolo. Per chiarezza,

la

posizione

di

IK1

è

considerata

come

riferimento. Il significato dei parametri è: L - Lunghezza base; s - distanza fra i raggi sugli elementi IK1 e RK1; x - distanza misurata dalla testa laser α - rotazione angolare dell'elemento RK1 h - differenza di altezza fra due punti di misura

La testa laser misura il parametro x mentre la distanza fra i raggi s e la lunghezza base L sono impostate nei parametri del software di HPI. L'angolo di rotazione α ed il movimento nel senso verticale h viene calcolato come:

α= arctan

x s

h=x*L s

(7.1)

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Note applicative

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MISURE DI RETTILINEITÀ FIG.7.3. MISURA DI RETTILINEITÀ - PRINCIPI

Le ottiche angolari possono essere utilizzate per  Misura del pitch o yaw di una macchina  Misura di rettilineità della base della macchina  Misura di piccoli angoli

La spiegazione delle prime due applicazioni è mostrata in figura 7.3. RK1 montato su un carrello è traslato lungo la guida. Ad ogni spostamento pari alla lunghezza del carrello (solitamente ogni 100mm) viene eseguita una misura. Le formule 7.1 sono utilizzate per il calcolo degli angoli (per le misure di pitch e yaw) o della traslazione verticale (per le misure di rettilineità). È opportuno notare che tale metodo di misura di rettilineità richiede una scelta adeguata dei punti di misura.

Con eccessivi punti di misura, superiori alla lunghezza del

carrello, si otterranno valori eccessivi di rettilineità.

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MISURE DI RETTILINEITÀ FIG.7.5. MISURA DI RETTILINEITÀ CON NUMERO INSUFFICIENTE DI PUNTI DI MISURA

Troppi pochi punti di misura potrebbero influire sulla forma e sul valore dell'errore come indicato in figura 7.5. In questo caso particolare, a causa dei punti di misura insufficienti, il laser non noterà il cambiamento di forma nella linea della guida.

Per la misura di piccoli angoli due circostanze devono essere soddisfatte: 1. l'angolo misurato è all'interno di ±5 gradi 2. la distanza fra RK1 e la testa laser non cambia più di alcune decine di millimetri.

La seconda limitazione dipende dall'effetto eterodina del laser HeNe di HPI-3D. Questo effetto influenza l'angolo secondo ( l è il cambiamento della distanza fra il laser e il RK1 durante le misure):

α

= arctan x +

l * 2.260m s

(7.2)

Il suddetto effetto è presente inoltre anche nelle misure normali di rettilineità, ma il software di HPI ne tiene comunque conto.

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MISURE DI RETTILINEITÀ Preparazioni per la misurazione

Per misure di rettilineità con l'opzione Angolare si devono utilizzare ottiche angolari. I componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Interferometro angolare IK1  Retro-riflettore angolare RK1

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura dell'aria  Sensore di temperatura della base

Misure di rettilineità angolari richiedono l'allineamento delle ottiche IK1 e RK1 lungo il raggio laser, come mostrato nella figura 7.6. Entrambi gli elementi possono essere traslati. Durante le misure angolari di rettilineità si consiglia l'uso del sensore di temperatura dell'aria. Non è strettamente necessario utilizzare i sensori di temperatura della base.

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.6 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE ANGOLARI DI RETTILINEITA'

FIG.7.7 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE ANGOLARI DI RETTILINEITA' SULL'ASSE X.

Le misure di rettilineità angolare possono essere eseguite non solo lungo il raggio laser (come mostrato nelle figure 7.7 e 7.8), ma anche in direzioni perpendicolari al raggio stesso. Tale configurazione è indicata nella figura 7.9.

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MISURE DI RETTILINEITÀ In queste due configurazioni solo il riflettore RK1 può essere spostato.

FIG.7.8 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE ANGOLARI DI RETTILINEITA' SULL'ASSE Y.

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MISURE DI RETTILINEITÀ FIG.7.9 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE ANGOLARI DI RETTILINEITA' SULL'ASSE Z.

Durante

l'allineamento

del

raggio

è

importante

innanzitutto allineare IK1 alla posizione della testa laser.

Quindi i diaframmi su entrambi i componenti ottici devono essere commutati nella posizione di allineamento. Regolare IK1 e il RK1 in modo tale che il raggio passi per i centri dei diaframmi.

Dopo di ciò, riportare i diaframmi in posizione di lavoro (tutto aperto) e utilizzare il collimatore per l'allineamento elettronico. Per mantenere la più elevata precisione della misura la posizione di entrambi i raggi sul collimatore di allineamento dovrebbero rimanere all'interno di 200m sull'intero range di movimento dell'ottica mobile.

Setup misura con ottica di Wollaston Principi

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.10 OTTICA PRISMA WOLLASTON - PRINCIPI

Un altro modo di misurare la rettilineità, il parallelismo e l'ortogonalità con l'interferometro laser richiede l'uso dell'ottica Wollaston. L'ottica consiste di due elementi: Il prisma di polarizzazione WP2 di Wollaston e un riflettore accoppiato WRP2 - vedi figura 7.10. Il raggio laser, consistente di due polarizzazioni perpendicolari, è diviso dall'elemento WP2 in due raggi. Il raggi lasciano WP2 con un certo angolo e poi, dopo essere stati riflessi indietro dal riflettore WRP2, tornano alla testa laser. Il laser misura la

differenza tra le lunghezze dei percorsi dei due raggi.

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.11 POLARIZZATORE PRISMA DI WOLLASTON WP2

Nella figura 7.11 viene spiegato il funzionamento dell'elemento WP2. Questo prisma è costruito con due prismi birifrangenti triangolari uniti tra loro. Entrambi i prismi sono costruiti con lo stesso materiale ma i loro assi ordinari e straordinari perpendicolari tra loro, il coefficiente di rifrazione dell'asse ordinario del prisma di sinistra nol è uguale al valore di coefficiente dell'asse straordinario del prisma di destra ner.

A causa di questo i raggi laser ortogonale polarizzati che entrano nell'elemento di Wollaston sono deviati agli angoli differenti sullo strato di contorno centrale e sul giusto strato di contorno. Questo comportamento può essere facilmente verificato con la legge di Snell. L'angolo fra i raggi in uscita è spesso indicato come Θ.

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.12A RIFLETTORE WOLLASTON WRP2 – VISTA FRONTALE

FIG.7.12B RIFLETTORE WOLLASTON WRP2 – VISTA FRONTALE

A differenza del caso con le ottiche angolari (vedere la parte precedente di questo capitolo) la distanza tra i raggi varia con la distanza, rendendo così difficile la costruzione

dell'elemento riflettente. Nella figura {7} viene mostrata la

7

costruzione

dell'elemento di riflessione per l'ottica di Wollaston WRP2. Esso è costituito da due prismi speciali

incollati con elevata accuratezza ad un angolo di 180 -Θ . I prismi usati con WRP2 lungo l'asse y riflettono il raggio con ½'' traslazione (come il retroriflettore RL1). Lungo l'asse x il raggio è riflesso senza traslazione (come da uno specchio).

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MISURE DI RETTILINEITÀ L'uso di ottiche di Wollaston rende possibile la misurazione del movimento relativo di WP2 nell'asse perpendicolare al raggio laser. Come indicato nella figura 7.13 le misurazioni sono possibili solo con il movimento di WP2.

FIG.7.13 MISURE CON OTTICA WOLLASTON

A causa della sensibilità della lettura del laser sul movimento angolare di WRP2, è importante che durante le misure l'elemento WRP2 non venga toccato o spostato. Ciò è descritto più dettagliatamente nella sezione successiva.

Note applicative

Sebbene sia possibile misurare la rettilineità sia muovendo WP2 che

WRP2, ci sono determinate differenze. WRP2

dovrebbe essere stazionario durante la misura (cioè non deve essere spostato lungo il raggio laser). Poiché WRP2 si comporta come uno specchio in uno degli assi, qualsiasi movimento angolare di WRP2 in questo asse può fare in modo che

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il raggio laser non rientri esattamente sul

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MISURE DI RETTILINEITÀ ricevitore nella testa, e ciò influenza significativamente il risultato della misura!

La testa laser con ottica di Wollaston è sensibile ai movimenti angolari del riflettore!

Non ci sono tali problemi quando viene spostato WP2.

L'unico svantaggio è che il campo di misura è più ridotto.

WP2 può essere spostato di ±2 mm mentre il campo di misura massimo di WRP2 è ±30 mm (ma soltanto quando la distanza fra WP2 e WRP2 è di 4.5 m.).

Preparazioni per la misurazione

Per le misure di rettilineità con Wollaston si deve utilizzate l'apposita ottica Wollaston. Componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Prisma Wollaston WP2,  Retroriflettore Wollaston WRP2

Elementi opzionali sono:  Cavo USB

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MISURE DI RETTILINEITÀ  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura dell'aria  Sensore di temperatura della base

Le misure di rettilineità 3D richiedono che gli elementi ottici IL1 e RL1 siano allineati lungo il raggio laser, come mostrato nella figura 7.8. La procedura di allineamento del raggio è descritta nel capitolo di quarto.

Durante la misura l'elemento WRP2 dovrebbe essere fisso, la sua distanza dalla testa laser non dovrebbe cambiare.

Durante le misure di rettilineità con Wollaston si consiglia l'uso del sensore di temperatura dell'aria. Non occorre utilizzare i sensori di temperatura della base.

WRP2

WP2

LASER HEAD

FIG.7.14 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI RETTILINEITA' CON PRISMA WOLLASTON

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MISURE DI RETTILINEITÀ Le misure di rettilineità con Wollaston possono essere effettuate in due configurazioni - la X orizzontale (figura 7.15) e la Z verticale (figura 7.16). Nella configurazione X viene misurata solo la rettilineità del percorso dell'asse X. Lo stesso avviene con l'asse Z. In entrambe le configurazioni, le misurazioni devono essere eseguite spostando l'elemento WP2.

FIG.7.15 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI RETTILINEITA' CON WOLLASTON SULL'ASSE X.

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.16 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI RETTILINEITA' CON WOLLASTON SULL'ASSE Z.

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MISURE DI RETTILINEITÀ

Misura Setup – metodo 3D. Principi La testa laser di HPI-3D è in grado di rilevare la posizione del raggio di ritorno. La posizione del raggio di ritorno cambia con il movimento del retroriflettore RL1 perpendicolare

all'asse

del

raggio

laser.

Questo

è

visualizzato per un asse nella figura 7.17. Il raggio che torna dall'interferometro lineare IL1 è considerato di riferimento, mentre il raggio riflesso da RL1 come raggio di misura. Il laser

registra

simultaneamente

le

informazioni

sui

cambiamenti della posizione del componente ottico in entrambi gli assi perpendicolari al raggio laser.

FIG.7.17 RETTILINEITÀ - MISURE CON OTTICA LINEARE

La posizione misurata è usata per controllo preciso dell'allineamento del percorso del raggio laser o per le misure di rettilineità, ortogonalità o parallelismo.

La misura 3D restituisce i valori assoluti della posizione del raggio. Ciò è differente dalle misure interferometriche principali, dove i risultati ottenuti sono incrementali.

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MISURE DI RETTILINEITÀ Note applicative

L'opzione 3D può essere usata simultaneamente per la valutazione veloce di rettilineità in due assi, ma con alcune limitazioni derivanti dalla natura fisica delle misure.

Diversamente dalle altre misure interferometriche, la testa laser prende parte attiva nelle misure, la sua posizione e le eventuali vibrazioni influenzano i risultati di misura. Per questo motivo è importante evitare di usare il treppiede, ma fissare la testa laser direttamente sulla macchina da misurare.

La misura 3D si basa sulla posizione del raggio di ritorno sul dispositivo di rilevamento posizione.

E'

importante che il raggio rimanga all'interno del campo di misura del dispositivo, cioè ±1 millimetro. L'uso del metodo 3D al di fuori di questo campo potrebbe fornire risultati non affidabili.

Similmente a tutte le misure di rettilineità basate su laser, i movimenti dell'aria influenzano

i risultati. Piccoli

spostamenti del raggio laser possono essere corretti dal circuito di elaborazione dei segnali all'interno del laser, modificando il tempo di calcolo della media (averaging o media pesata, vedere nel seguito). Se i movimenti dell'aria sono eccessivi, e il raggio di ritorno si sposta di oltre ±1 millimetro - i risultati delle misure 3D possono diventare inutilizzabili. In tale situazione occorre proteggere il raggio da eccessivi movimenti dell'aria. Il

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problema con

il

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MISURE DI RETTILINEITÀ movimento dell'aria è avvertito soprattutto sulle lunghe distanze fra la testa laser e l'elemento RL1.

Preparazioni per la misurazione

Per misure di posizionamento 3D si devono utilizzare le ottiche lineari. I componenti necessari sono (vedere anche le figure dalla 7.18 alla 7.21):  Sorgente laser – Interferometro laser  Alimentatore - Alimentazione Interferometro laser  Ottica interferometro lineare IL1  Retro-riflettore lineare RL1

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Supporto treppiede (sconsigliato)  Sensore di temperatura dell'aria  Sensore di temperatura della base

Le misure di rettilineità 3D richiedono che gli elementi ottici IL1 e RL1 siano allineati lungo il raggio laser, come mostrato nella figura 7.18. Spostare solo il riflettore RL1.

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MISURE DI RETTILINEITÀ Durante le misure di rettilineità 3D si suggerisce l'uso del sensore di temperatura dell'aria. Non occorre utilizzare i sensori di temperatura della base.

FIG.7.18 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE 3D DI RETTILINEITA'

Le misure di rettilineità angolare possono essere eseguite non solo lungo il raggio laser (come mostrato nelle figure 7.18 e 7.19), ma anche in direzioni perpendicolari al raggio stesso. Queste configurazioni sono riportate nelle figure 7.20 e 7.21. In queste due configurazioni solo il riflettore RL1 può essere spostato.

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.197 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI RETTILINEITA' 3D SULL'ASSE X.

7 FIG.7.20. ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE 3D DI RETTILINEITA' SULL'ASSE Y.

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.21. ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE 3D DI RETTILINEITA' SULL'ASSE Z.

Descrizione del software

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Introduzione Scegliere la modalità Rettilineità dal menu principale (fig.7.22).

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.22 MENU PRINCIPALE

La finestra di rettilineità nel software HPI è visualizzata in 7.23. La finestra consiste di un menù pull-down e di quattro pannelli:  1) Display che indica la distanza rilevata ed il livello del segnale di misura;  2) Grafico rettilineità; nella modalità 3D vengno l'asse verticale e orizzontale, in

7

mostrati anche

modalità angolare e Wollaston viene visualizzato un solo grafico;  3) pannello per la modifica della modalità di funzionamento;  4) Tabella valori rettilineità - una tabella che contiene i campioni consecutivamente numerati e

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MISURE DI RETTILINEITÀ il valore misurato di rettilineità (o due valori nel modo 3D);  5) Pannello con i tasti di controllo e le informazioni di stato.

1 3 2

4

5 FIG.7.23. FINESTRA DI MISURA RETTILINEITÀ CON I PANNELLI.

7 Display

Display (figura 7.24) è usato per controllo di base del funzionamento

della

parte

interferometrica

del

laser.

Attraverso questo pannello è possibile controllare la qualità

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MISURE DI RETTILINEITÀ del segnale in ingresso, cioè il livello del raggio e la misura rilevata dal laser. Secondo il tipo di misura scelto, i valori sono visualizzati in determinate unità (figure 7.24A, B e C): per la misura angolare e pitch/yaw la misura è in arcsec, in Wollaston è in micrometri e per 3D è in millimetri. Per l'opzione 3D il valore visualizzato sul pannello è soltanto ausiliario - le letture di rettilineità sono indicate sul pannello del diagramma di rettilineità descritto qui sotto.

A B C FIG.7.24 DISPLAY PER MISURE (A) ANGOLARI (B) WOLLASTON, (C) 3D

Tramite i tasti disponibili sul quadro comandi è possibile cambiare il segno o la

risoluzione dell'attuale

misura. L'impostazione del segno influenza i valori registrati nel diagramma di rettilineità e

nella Tabella misure.

Cambiare la risoluzione non ha alcun effetto sulla misura.

FIG.7.25 QUADRO COMANDI DOPO AVER TERMINATO LE MISURE 3D

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MISURE DI RETTILINEITÀ Alla fine delle misure 3D vengono visualizzati pulsanti supplementari. Vedere figura 7.25. Questo pulsante permette di ripetere la misura in ogni punto. La ripetizione della misura è descritta più avanti.

Pannello del diagramma di rettilineità

FIG.7.26 PANNELLO DEL DIAGRAMMA DI RETTILINEITÀ NELL'ANGOLARE E NEL WOLLASTON OPZIONI

Il pannello del diagramma di rettilineità visualizza i risultati di misura. I risultati di misura sono riportati sui diagrammi non appena sono registrati dalla testa laser. Vi possono essere uno o due diagrammi visualizzati in funzione del tipo di misura. Per il tipo misure di Wollaston ed angolare è presente solo un grafico (fig. 7.26) perché con questa ottica è

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MISURE DI RETTILINEITÀ possibile misurare la rettilineità soltanto lungo un asse (in un piano) alla volta.

FIG.7.27 PANNELLO DEL DIAGRAMMA DI RETTILINEITÀ NELL'OPZIONE 3D

Il grafico di rettilineità in modalità di misura 3D è differente (fig. 7.27) perché sono misurati simultaneamente: la distanza fra RL1 e IL1 (mostrata in Display) e la posizione di RK1 negli assi perpendicolari al raggio laser (asse orizzontale ed asse verticale).

Entrambi i valori di rettilineità possono essere resettati tasto sui display. Ricordarsi di che questo reset

7

premendo 0

vale solo per la misura attuale - i valori di rettilineità 3D sono assoluti e non incrementali come nel display interferometrico.

In basso a destra sono visualizzati i valori estremi di rettilineità, cioè valore minimo Min, valore massimo Max,

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MISURE DI RETTILINEITÀ ampiezza della rettilineità Ds=Max-Min. Nel caso di misure 3D quei valori sono indicati per ogni asse.

FIG.7.28 MENÙ A COMPARSA SUL PANNELLO DEL DIAGRAMMA DI RETTILINEITÀ

Le unità dell'asse verticale del diagramma di rettilineità dipendono dalla configurazione definita in Configurazione-> Generale. Per le misure di rettilineità questi sono solitamente micrometri, mentre per misure di 'pitch and yaw 'sono arcsec. Il range visualizzato è scelto automaticamente ma può essere impostato manualmente. Sull'asse orizzontale si possono visualizzare la distanza o il numero sequenziale del punto di misura.

Dopo aver cliccato sul grafico col tasto destro del mouse viene visualizzato il menù di fig. 7.28. Le opzioni in questo menu sono usate per modifica di visualizzazione degli assi

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MISURE DI RETTILINEITÀ orizzontali e verticali della tabella. La tabella può anche essere copiata nella clipboard (opzione “Copia nella clipboard„) e incollato in un documento (come Microsoft Word o OpenOffice).

FIG.7.29 ZOOM DEL GRAFICO

La tabella visualizzata può essere ingrandita o rimpicciolita. Per ridurre premere il tasto sinistro del mouse sulla cornice in alto a sinistra. Tenere premuto il pulsante e spostare il mouse. Le linee tratteggiate rosse ausiliarie dovrebbero apparire come in figura 7.29. Zoom out - tenere premuto il tasto sinistro e muovere il mouse verso l'angolo superiore sinistro.

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MISURE DI RETTILINEITÀ Per spostare il grafico premere il tasto destro del mouse (non quando si trova sugli assi, altrimenti viene mostrato il menù a tendina) e spostarlo.

Pannello modo di funzionamento

FIG.7.30 PANNELLO MODO DI FUNZIONAMENTO

In alto a destra è presente un pulsante per cambiare modalità di misura (fig. 7.30). Vi sono quattro opzioni disponibili: Angolare, Wollaston, 3D e Pitch/Yaw. L'ultima modalità di misura è descritta in altro capitolo di questo documento.

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MISURE DI RETTILINEITÀ Pannello misure di rettilineità

Nel pannello sono visualizzati i risultati delle misure di rettilineità (figura 7.31). Sono gli stessi valori indicati sul grafico.

7

FIG.7.31 PANNELLO MISURE RETTILINEITÀ

L'unità

di

misura

può

essere

modificata,

indipendentemente dall'unità della tabella, cliccando con il tasto sinistro del mouse sulla colonna distanza. Vi sono tre possibilità (vedi figura 7,32): valori di distanza arrotondati (A), valore effettivo della distanza (B) e numero di punti (C).

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MISURE DI RETTILINEITÀ

A

B

C

FIG.7.32 PANNELLO DI CONTROLLO - DIFFERENTI MODALITÀ, SPIEGAZIONE

Pannello di controllo della rettilineità

Il pannello di controllo della rettilineità consiste di tre parti principali (figura 7.23):  Linea con pulsanti di controllo  Linea con le informazioni sul processo di misura  Linea con le informazioni sulla condizione del laser.

L'ultima linea mostra le informazioni comuni a tutte le opzioni del software di HPI, lo stato della connessione, del laser, del segnale, dei sensori e dell'encoder rotativo.

La riga

di stato misurazione mostra le informazioni

della misurazione attuale, il numero di punti di misurazione registrato, il tipo di misura e il metodo statistico utilizzato per l'analisi delle misure rilevate.

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7

MISURE DI RETTILINEITÀ La funzionalità della linea con i pulsanti cambia in base allo stato attuale della misura. La figura 7.33 mostra varie viste della parte di controllo del pannello di controllo.

A viene visualizzato quando non si sta eseguendo alcuna misura e nessun dato è stato letto da un file. In questo modo è possibile iniziare la misura (“Start„), ripristinare il contatore principale (“Reset posizione„) o tornare al menu principale del programma (“menu„). È possibile inoltre impostare l'intervallo tra le misure automatiche (“Tempo„).

A B C D E FIG.7.33 PANNELLO DI CONTROLLO - DIFFERENTI MODALITÀ, SPIEGAZIONE

I casi B e C vengono visualizzati durante le misure. Il primo è nel caso di misure automatiche, il secondo in caso di acquisizione manuale. La misura può

essere interrotta

direttamente (“Stop„) o indirettamente (“Menu„). Dopo la pressione di “Menu„ il software chiede sempre se la misura debba essere subito interrotta.

I casi D ed E sono visibili durante le analisi dei risultati ottenuti. Se è stato eseguito solo un ciclo

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di misure viene

7

MISURE DI RETTILINEITÀ visualizzato il pannello D, altrimenti E. Da questi pannelli è possibile visualizzare il rapporto di misura (“Anteprima„ o “Stampa„) o ripetere le misure (“Ripeti„ o “Nuovo„). Nel caso D (singola serie) la funzionalità “Ripeti„ e “Nuovo„ è la stessa.

Quando vi sono più cicli è possibile ripetere una unica serie (“Ripeti„) o misurare un nuovo ciclo (“Nuovo„).

Menu a tendina Rettilineità

Il grafico visualizzato può essere stampato o salvato in un file. Questi comandi sono disponibili dal menù File (Salva, Salva come, Stampa - vedere figura 7.34).

7 FIG.7.34. RETTILINEITÀ PULL-DOWN MENU.

Prima di salvare il file, il programma chiede di cambiare i dati macchina (opzione disponibile dal menu a discesa Modifica-> Dati macchina), tipo di macchina, il numero

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MISURE DI RETTILINEITÀ di serie della macchina, l'asse misurato o il nome operatore. I dati salvati permettono analisi successive e sono stampati sul report.

FIG.7.35. RETTILINEITÀ PULL-DOWN MENU.

Altre opzioni disponibili in menù Modifica sono: -

Tabella di misura - Dati grezzi sono indicati per

l'analisi, l'esportazione e di stampa; -

Lunghezza Base - La lunghezza di base del

retroriflettore angolare RK1 può essere impostata (di default è 100 mm); opzione disponibile anche in -

Configurazione - Apre la finestra di configurazione

come mostrato in fig. 7.36.

7

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG. 7.36. OPZIONI DI CONFIGURAZIONE RETTILINEITA'

Nella configurazione è possibile impostare: 1. Cartella dati di rettilineità – dove verranno salvate le misure; 2. Metodo

di misura - stessa funzionalità del

pannello del modo operativo; 3. Metodo di calcolo statistica - i dati misurati possono essere visualizzati grezzi o con una linea di adattamento. Per i dati grezzi scegliere Nessuno. La linea di approssimazione può essere di tipo Punto finale o Minimi quadrati. Quale metodo usare dipende dalle preferenze personali.

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7

MISURE DI RETTILINEITÀ 4. Cicli in serie - definisce quante serie di misura prendere. È sempre possibile eseguire meno cicli rispetto a quanto definito qui; 5. Tempo di calcolo media 3D - essendo la misura di rettilineità 3D un tipo di misura basata su più misure distribuite su un intervallo, il dispositivo richiede un determinato tempo su cui calcolare una media dei risultati. Più lunga è la distanza fra la testa laser e l'elemento riflettente RL1 e maggiore è il movimento dell'aria, maggiore dovrebbe essere il valore assegnato in Tempo di calcolo media 3D; 6. Parametri di rilevazione del punto - parametri non utilizzati nella versione attuale del software.

Utilizzati solo in versioni speciali.

FIG.7.37. MENU RETTILINEITÀ MISURA.

Nel menù a tendina Misura è possibile cambiare il metodo di acquisizione dei punti di misura. Si può scegliere tra metodo manuale (la tastiera del notebook o il comando remoto) o semiautomatico (dopo un dato intervallo di tempo).

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.38. MENU RETTILINEITÀ VISTA.

Attraverso

il

menù

pull-down

Vista

scegliere

la

visualizzazione come tabella di deviazione (errore) o posizione del cursore.

Rapporti Dai dati raccolti è possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura (fig. 7.39). Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati (fig. 7.40) o nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati.

7

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MISURE DI RETTILINEITÀ

FIG.7.39. FINESTRA ANALISI DEI DATI DI MISURA DELLA RETTILINEITA'

7 FIG.7.40. FINESTRA ANTEPRIMA RAPPORTO RETTILINEITA'

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MISURE DI RETTILINEITÀ È possibile copiare il grafico di rettilineità nella clipboard e incollarlo in un altro documento. Copia nella clipboard è disponibile nel menù a tendina che appare cliccando con il tasto destro del mouse.

PROCEDURA PER MISURE DI RETTILINEITA' Le misure di rettilineità sono avviate premendo il tasto Inizio. Durante la misura i punti sono raccolti dal software ed il grafico di rettilineità è costantemente aggiornato. La misura è terminata premendo Stop.

Le misure di rettilineità sono eseguite lungo il raggio laser. La procedura effettiva di misura dipende dal modo di misura: angolare, Wollaston oppure 3D.

Preparazioni procedura – ottica angolare - misura

La misura di rettilineità col metodo angolare è basata sul movimento del retro-riflettore RK1 lungo un intervallo fissato parametro lunghezza base (solitamente 100 millimetri) e nella misurazione della deviazione angolare di RK1.

È molto importante impostare, prima delle misure con le ottiche angolari, la distanza fra i punti di misura e le

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MISURE DI RETTILINEITÀ configurazioni ottiche reali, cioè se viene spostato RK1 o IK1 e in quale senso. Ciò può essere fatto nella speciale finestra pop-up (figura 7.41). Questa finestra appare sempre dopo la pressione del pulsante Start.

FIG.7.41. SELEZIONE DELLA CONFIGURAZIONE DELL'OTTICA ANGOLARE

Se RK1 è spostato manualmente, la distanza fra i punti dovrebbe essere contrassegnata sulla riga di appoggio o sulla superficie esaminata prima di iniziare la misura. Si consiglia di usare un righello con la scala - si veda figura 7.42.

Durante la misura i punti possono essere acquisiti manualmente dall'utente (comando remoto, barra o tasto) oppure automaticamente dal software a intervalli costanti di tempo. L'intervallo di tempo tra l'acquisizione di punti di misura successivi viene utilizzato per spostare il retroriflettore (RK1) a una distanza di circa 100 mm. L'intervallo di tempo dovrebbe essere scelto in base all'esperienza e pratica dell'utente. Si consiglia di impostare inizialmente 10 secondi e poi ridurre, se necessario. L'intervallo di tempo è

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MISURE DI RETTILINEITÀ aumentato e diminuito premendo i pulsanti ↑, ↓ sullo schermo del notebook.

FIG.7.42. ESEMPIO DI INSTALLAZIONE DEI COMPONENTI OTTICI PER LA MISURAZIONE DELLA LINEARITÀ CON IL METODO ANGOLARE.

Procedura di misura - ottica angolare

1. Installare il laser sulla macchina da misurare e allineare il percorso ottico.

2. Avviare il software di HPI e selezionare l'opzione di rettilineità.

3. Scegliere il metodo di misura: Angolare 4. Scegliere se i punti debbano essere acquisiti manualmente o automaticamente

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MISURE DI RETTILINEITÀ 5. Premere il pulsante di avvio 6. Scegliere la giusta configurazione ottica 7. Attendere l'acquisizione del primo punto (nel modo di acquisizione dopo un determinato intervallo di tempo) o acquisirlo manualmente.

8. Spostare IK1 o RK1 la distanza impostata in Modifica -> Lunghezza base (standard 100mm) ed attendere l'acquisizione del punto.

9. Continuare la misura fino a raggiungere l'ultimo punto.

10.Terminare la misura.

Preparazioni procedura – misura con ottica Wollaston

La misura di rettilineità con il metodo Wollaston è basata sullo spostamento del prisma WP2 di Wollaston di un intervallo regolato dal parametro ‘lunghezza base’ (normalmente 100 millimetri) e sulla misurazione del movimento di WP2 nella direzione perpendicolare al raggio laser. E’ un misura da eseguire con particolare attenzione.

Procedura di misura – ottica di Wollaston

1. Installare il laser sulla macchina da misurare e allineare il percorso ottico.

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MISURE DI RETTILINEITÀ 2. Avviare il software di HPI e selezionare l'opzione di rettilineità.

3. Scegliere il metodo di misura: Wollaston.

4. Scegliere se i punti debbano essere acquisiti manualmente oppure automaticamente 5. Premere il pulsante di avvio 6. Attendere l'acquisizione del primo punto (nel modo di acquisizione dopo tot tempo) o acquisire manualmente il punto.

7. Spostare WP2 la distanza impostata in Modifica>Lunghezza base (standard 100mm) e attendere l'acquisizione

del

punto

(o

acquisirlo

manualmente).

8. Continuare la misura fino a raggiungere l'ultimo punto.

9. Terminare la misura.

Procedura di misura - metodo 3D - preparazione La rettilineità misurata nel modo 3D è basata sul movimento degli elementi ottici lineari (IL1 o RL1) e sulla misura del movimento relativo di IL1 e RL1 in entrambe le direzioni perpendicolari al raggio laser.

Procedura di misura - metodo 3D

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MISURE DI RETTILINEITĂ€ 1. Installare il laser sulla macchina da misurare e allineare il percorso ottico.

2. Avviare il software di HPI e selezionare l'opzione di rettilineitĂ .

3. Scegliere il metodo di misura 3D. 4. Scegliere se i punti debbano essere acquisiti manualmente o automaticamente 5. Premere il pulsante di avvio 6. Attendere l'acquisizione del primo punto (nel modo di acquisizione dopo tot tempo) o acquisire manualmente.

7. Spostare IL1 o RL1 la distanza impostata in Modifica->Lunghezza base (standard 100mm) e attendere l'acquisizione del punto successivo (o acquisirlo manualmente).

8. Continuare la misura fino a raggiungere l'ultimo punto.

9. Terminare la misura.

7

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MISURE DI PLANARITÀ

8 MISURE DI PLANARITÀ

DESCRIZIONE GENERALE La misura di planarità è eseguita usando il principio di misura angolare di rettilineità. Per ottenere una tabella con le misure di planarità occorre misurare la rettilineità angolare lungo otto assi. Dai dati di rettilineità degli assi ricavati viene determinata e tracciata una mappa di planarità (fig.8.1.).

SETUP Misure Per le misure di planarità occorre utilizzare le ottiche angolari e specchi supplementari. Componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentatore  Interferometro angolare IK1

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MISURE DI PLANARITÀ  Retro-riflettore angolare RK1  Due ottiche di rinvio ZK1 (Vedi figura 8.2)

0

-

50

-10 0 15 0 -200

-2

50

-3 00 -350 -4 00 -4 50

Error [

µm ]

-50 0 -55 0 - 600 -65 0 -70 0 -750

-8

00 -8 50

-900 -9 50 -1 000

-10 50 -11 00 - 1 15 0 1 200 -1 250

-1

30 0 6 00

-1 350 -1 400

50 0 0 10 0

2 00

40 0 300

400 50 0

300

6 00

[mm]

700 80 0

[mm]

900

20 0 1 00 0

1 100 1 200

1 3 00

1 00 1 4 00 1 5 00

0 1 600

FIG.8.1. UN ESEMPIO DI MAPPA DI PLANARITÀ DI UNA SUPERFICIE.

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura dell'aria  Sensore di temperatura della base

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8

MISURE DI PLANARITÀ

FIG.8.2. KIT PER MISURE DI PLANARITA' (IK1, RK1 E ZK1).

Le misure di planarità richiedono, durante le misure del primo asse, che gli elementi ottici IK1 e RK1 siano allineati lungo il raggio laser come mostrato nella figura 8.3.

L'elemento IK1 è stazionario e l'elemento RK1 viene spostato.

Altri assi possono essere misurati con l'uso di uno o due prismi di rinvio del raggio e con posizione fissa della testa laser, oppure modificando la posizione della testa laser. In entrambi i casi occorre riallineare i componenti IK1 e RK1. Si suggerisce di usare l'opzione con la posizione fissa della testa laser perché facilita il processo di riallineamento.

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MISURE DI PLANARITÀ

FIG.8.3 SET UP PERCORSO OTTICO PER MISURE DI PLANARITA' SCHEMA.

Durante le misure di planarità si consiglia di utilizzare il sensore di temperatura dell'aria. Non occorre utilizzare i sensori di temperatura della base.

8 FIG.8.4. PERCORSO OTTICO PER LE MISURE DI PLANARITÀ IN UNO DEGLI ASSI.

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MISURE DI PLANARITÀ

Descrizione del software Le misure di planarità sono eseguite con l'opzione Planarità dal Menù principale. La finestra del programma HPI-3D appare come mostrato in figura 8.5. La finestra riassuntiva di misura della planarità consiste di tre parti principali:  Display - presenta la planarità della superficie calcolata in base alle misure di rettilineità degli assi;  Grafico schematico – permette di selezionare l'asse;  Pannello con tasti.

8 FIG.8.5. FINESTRA RIASSUNTIVA MISURA DI PLANARITÀ

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MISURE DI PLANARITÀ

Le misure degli assi sono eseguite nella finestra Misura di planarità avviata dal pulsante Misura nella finestra Riassunto planarità. Viene visualizzata la finestra mostrata nella fig. 8.6. In questa finestra è inoltre possibile cambiare l'asse misurato ed analizzare i risultati di rettilineità di ogni asse specifico. L'asse può essere cambiato cliccando sull'asse adeguato nella finestra degli assi o scegliendolo dall'elenco

Nr. asse.

FIG.8.6. PLANARITÀ FINESTRA DI MISURA

Le opzioni disponibili nella finestra di misura di planarità permettono di ripetere la singola misura di rettilineità (tasto Ripeti) o stampare i risultati (di una singola misura) come report (pulsante Anteprima o Stampa).

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MISURE DI PLANARITÀ

Il grafico visualizzato può essere stampato o salvato in un file. Può essere scelto dal menù File (es. Salva, Salva come, Stampa - vedere figura 8.7).

FIG.8.7. PLANARITÀ PULL-DOWN MENU FILE.

Prima di salvare il file, il programma chiede di cambiare i dati macchina (opzione disponibile dal menu a discesa Modifica-> Dati macchina), tipo di macchina, il numero di serie della macchina, asse misurato o nome operatore (vedi figura 8.8). I dati salvati permettono analisi successive e sono stampati sul report.

8 8-7

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MISURE DI PLANARITÀ

FIG.8.8. DATI DELLA MACCHINA.

E' possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura. Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati, o nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati.

È possibile copiare il grafico di rettilineità nella in un altro documento (es. documento

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clipboard e incollarlo

Word). Copia nella clipboard è disponibile dal menu popup che viene visualizzato cliccando sul grafico con il tasto destro del mouse.

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MISURE DI PLANARITÀ L'opzione può essere configurata in Planarità (fig. 8.9.) situato in Configurazione dal Menu principale o dal menu Modifica->Configurazione.

FIG.8.9. OPZIONI DI CONFIGURAZIONE PLANARITA'

Nella configurazione di planarità è possibile cambiare la cartella di destinazione o scegliere il metodo di misura.

Quello standard è il metodo 'Envelope' (incrociato) che usa il metodo Moody per il calcolo della planarità. Per il metodo 'Griglia' il numero di assi verticali e orizzontali può essere impostato da 3 a 8.

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MISURE DI PLANARITÀ

Allineamento delle ottiche per le misure della planarità.

La misura di planarità consiste in misure di rettilineità realizzate lungo 8 assi. L'asse può essere selezionato scegliendolo sul grafico, sulla tabella o scegliendolo a partire dalla lista (fig. 8.10.). Su questa figura sono mostrate le direzioni di misura degli assi e i margini da mantenere durante le misurazioni.

FIG.8.10. GRAFICO DI SCELTA DEGLI ASSI.

Le misure delle deviazioni dalla linearità sono eseguite con ottiche angolari come descritto nel Capitolo Misurazione della rettilineità. A seconda dell'asse di misura, viene usato un particolare kit di componenti ottici e il percorso ottico viene

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MISURE DI PLANARITÀ regolato in modo lievemente differente. Come accennato prima, le misure possono essere eseguite con o senza cambiamento della posizione della testa laser. In entrambi casi le misure devono essere eseguite nei sensi indicati dalle frecce sul grafico schematico sullo schermo principale della misura di planarità (fig. 8.10).

Qui sotto viene descritta la procedura di misura di planarità senza modificare la posizione della testa laser.

Allineamento ottico lungo l'asse "1":

La misura di rettilineità dell'asse “1„ è eseguita come descritto nel capitolo 7.

Allineamento ottico lungo gli assi: “3”, “6”, “8”.

Durante le misure di planarità lungo gli assi "3", "6" e "8" viene utilizzato un ulteriore specchio ZK1. Il modo di utilizzo è mostrato in Figura 8.11. La procedura di allineamento è la stessa descritta nel capitolo 4 per le ottiche angolari, ma con la presenza di un elemento addizionale per il rinvio del raggio lungo il percorso ottico (ZK1).

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MISURE DI PLANARITÀ

FIG.8.11. KIT DI COMPONENTI OTTICI UTILIZZATI NELLE MISURE DI RETTILINEITÀ DEGLI ASSI: “3”, “6:” E “8”

Allineamento ottico lungo gli assi: “5” e “7”

Durante le misure di planarità negli assi "5" e "7" vengono utilizzati due specchi ZK1. Il modo di utilizzo è mostrato in Figura 8.9. La procedura di allineamento è la stessa descritta nel capitolo 4 per le ottiche angolari, ma con la presenza di un elemento addizionale per il rinvio del raggio lungo il percorso ottico (ZK1).

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MISURE DI PLANARITÀ

FIG.8.12. KIT DI COMPONENTI OTTICI UTILIZZATI NELLE MISURE DI RETTILINEITÀ DEGLI ASSI: “5” E “7”

Allineamento ottico lungo gli assi: “2” e “4”

Come descritto in precedenza, durante le misurazioni di planarità lungo gli assi "2" e "4" vengono utilizzati due specchi ZK1 per i per il rinvio del raggio. La differenza è che l'angolo del secondo specchio è solitamente diversa da 45°.

L'allineamento dell'asse “4„ è indicato nella figura 8.13. Nel caso dell'asse “2„ viene utilizzato soltanto uno specchio di rinvio del raggio ZK1, ma la procedura di allineamento è abbastanza simile a quella lungo l'asse “4„. La procedura di

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MISURE DI PLANARITÀ allineamento è la stessa descritta nel capitolo 4 per le ottiche angolari, ma con la presenza di un elemento addizionale per il rinvio del raggio lungo il percorso ottico (ZK1).

FIG.8.13. KIT DI COMPONENTI OTTICI UTILIZZATI NELLE MISURE DI RETTILINEITÀ DEGLI ASSI: “2” E “4”

Procedimento di misura 1. Posizionare il laser sulla macchina da misurare ed allineare il primo percorso ottico.

2. Avviare il software HPI e selezionare Planarità.

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MISURE DI PLANARITÀ 3. Premere

il

tasto

di

misura

sullo

schermo

riassuntivo della planarità.

4. Scegliere l'asse adeguato sulla tabella di selezione assi e premere il tasto Start, Nuovo o Ripeti.

5. Spostare

RK1

dalla

distanza

impostata

in

Modifica->Lunghezza base (standard 100mm) e attendere l'acquisizione del punto (o acquisirlo manualmente).

6. Continuare le misure fino a misurare tutti i punti sul percorso.

7. Terminare la misura.

8. Se non tutti gli assi sono stati misurati, ripetere i punti 4-7.

9. Quando le misure di rettilineità di tutti gli assi sono state completate, premere il tasto Indietro (Back).

Il software torna allo schermo riassuntivo della planarità - si veda figura 8.14

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MISURE DI PLANARITÀ

FIG.8.14. UN RISULTATO DI MISURA DELLA PLANARITÀ.

Per effettuare la misura manualmente selezionare Misura -> acquisizione manuale del punto. La misurazione inizia premendo Start/Nuovo/Ripeti. Il punto può essere acquisito premendo la barra Spazio, il pulsante Acquisire punto oppure il tasto del controllo remoto. Quando l'ultimo punto è stato acquisito, premere il tasto Stop.

E' possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura. Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati, o nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati.

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MISURAZIONI – PITCH/YAW

9 MISURAZIONI – PITCH/YAW

DESCRIZIONE GENERALE La Misura pitch/yaw (beccheggio e imbardata) permette di caratterizzare meglio la geometria degli assi della macchina. Con questa opzione è possibile controllare la rettilineità della base della macchina su tutte le superfici più importanti e il corretto movimento degli elementi. Gli errori di misura sono noti in letteratura come errori di beccheggio (pitch) e di imbardata (yaw). Pitch/yaw è molto simile alla rettilineità angolare, descritta in altro capitolo di questo documento. L'unica differenza è il metodo impiegato per il calcolo del risultato di misura.

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MISURAZIONI – PITCH/YAW

SETUP MISURE Per misure di Pitch / Yaw occorre utilizzate le ottiche angolari. I componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Interferometro angolare IK1  Retro-riflettore angolare RK1

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura dell'aria  Sensore di temperatura della base

Misure di rettilineità angolari richiedono l'allineamento delle ottiche IK1 e RK1 lungo il raggio laser, come mostrato nella figura 6.1. Entrambi gli elementi possono essere traslati.

Durante la misura di pitch/Yaw si consiglia di utilizzare il sensore di temperatura dell'aria. Non occorre utilizzare i sensori di temperatura della base.

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MISURAZIONI – PITCH/YAW

FIG.9.1 SET UP PERCORSO OTTICO PER MISURE PITCH /YAW

FIG.9.2 SET UP PERCORSO OTTICO PER MISURE PITCH /YAW LUNGO X

Misurazioni di pitch/yaw possono essere eseguite non solo lungo il raggio laser (come mostrato in figure 9.1 e 9.2), ma anche in direzioni perpendicolari al raggio laser. Queste configurazioni sono riportate nelle figure 9.3 e 9.4. In queste

due configurazioni solo il riflettore RK1 può essere spostato.

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MISURAZIONI – PITCH/YAW

FIG.9.3 SET UP PERCORSO OTTICO PER MISURE PITCH/YAW LUNGO Y

FIG.9.4 SET UP PERCORSO OTTICO PER MISURE PITCH/YAW LUNGO Z

Descrizione del software

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MISURAZIONI – PITCH/YAW Gli errori di beccheggio e imbardata possono essere misurati con l'opzione Pitch/Yaw, scelta dal Menu Principale.

La finestra del programma HPI-3D appare come mostrato in figura 9.5. La finestra è composta da quattro parti principali:  Il display mostra l'ultimo angolo misurato e il livello del segnale di misura;  I risultati ottenuti sono tracciati su un grafico;  I risultati ottenuti sono visualizzati in una tabella di misura  Pannello con tasti.

FIG.9.5. FINESTRA MISURA PITCH/YAW

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MISURAZIONI – PITCH/YAW Prima di iniziare a misurare, selezionare il metodo di cattura dal menù Misura (vedi figura 9.6). Vi sono due metodi disponibili: Acquisizione del punto dopo un intervallo di tempo - i punti sono acquisiti automaticamente dal software a intervalli costanti di tempo. L'intervallo di tempo è configurato sul pannello.

Acquisizione manuale del punto - i punti sono acquisiti quando viene premuto il pulsante Acquisizione del punto, barra Spazio sulla tastiera oppure il tasto del controllo remoto.

FIG.9.6. MENU PULL-DOWN PITCH/YAW - MISURA.

Per iniziare a misurare premere il tasto Inizio. A seconda del punto di metodo di acquisizione scelto i punti vengono acquisiti

automaticamente

o

devono

essere

acquisiti

manualmente dall'utente. Durante la misura il grafico sullo schermo è costantemente aggiornato. Premere Stop per terminare.

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MISURAZIONI – PITCH/YAW

FIG.9.7. PITCH/YAW PULL-DOWN MENU FILE.

I risultati possono essere salvati, stampati o esportati (menu File). Prima di salvare il file, il programma chiede di cambiare i dati macchina (opzione disponibile dal menu a tendina

Modifica -> Dati macchina), tipo di macchina, il numero di serie della macchina, asse misurati o nome operatore (vedi figura 9.8). I dati salvati permettono analisi successive e sono stampati sul report.

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MISURAZIONI – PITCH/YAW

FIG.9.8. DATI MACCHINA.

I dati misurati possono essere salvati, ed è possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura (fig. 9.9). Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati, o nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati.

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MISURAZIONI – PITCH/YAW

FIG.9.9. FINESTRA DI ANALISI DI DATI MISURATI PITCH/YAW

È possibile copiare il grafico di rettilineità nella clipboard e incollarlo in documenti. Il comando Copia nella clipboard è disponibile dal menu popup, che viene visualizzato cliccando con i tasto destro.

La

configurazione pitch/yaw è definita in

Configurazione->

Rettilineità.

Vengono

eseguiti

calcoli

statistici (fig. 9.10) utilizzati per l'elaborazione dei dati di misura. E' possibile scegliere l'adattamento per punto finale o per minimi quadrati. L'opzione Nessuno consente di eseguire un'analisi dei dati grezzi.

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MISURAZIONI – PITCH/YAW

FIG. 9.10. CONFIGURAZIONE - OPZIONI PITCH/YAW.

Procedimento di misura 1. Posizionare il laser sulla macchina da misurare ed allineare il percorso ottico.

2. Avviare il software di HPI-3D e selezionare l'opzione Pitch/yaw.

3. Scegliere il metodo di acquisizione desiderato.

4. Premere il pulsante START e avviare la macchina.

5. Nella modalità di acquisizione manuale i punti sono acquisiti a discrezione dell'operatore; nel

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MISURAZIONI – PITCH/YAW modo automatico i punti sono acquisiti dal software ad intervalli costanti di tempo.

6. Completare la misura.

7. Salvare i risultati e/o stampare il report di misura.

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MISURE - ORTOGONALITÀ

10 10 MISURE - ORTOGONALITÀ

DESCRIZIONE GENERALE La misura dell'ortogonalità è utilizzata per caratterizzare la

geometria

della

macchina misurata,

in particolare

l'ortogonalità degli assi. La misura è eseguita usando il metodo 3D o Wollaston. Per ottenere risultati corretti, occorrono due misurazioni con l'uso di un master speciale ad angolo retto. Dai dati di rettilineità degli assi ottenuti, viene calcolata e visualizzata l'ortogonalità (fig.10.1.).

SETUP Misure La scelta degli elementi ottici necessari per le misure di ortogonalità dipende dal metodo selezionato di misura: cioè

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MISURE - ORTOGONALITÀ 3D o Wollaston. Se si usa il metodo 3D usare il master le ottiche lineari e il master angolo retto. In questo caso i componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Ottica interferometro lineare IL1  Retro-riflettore lineare RL1  Master angolo retto RE3D o REW

FIG.10.1. RISULTATI DI ORTOGONALITÀ (ESEMPIO)

Nel caso di misura con Wollaston i componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Prisma Wollaston WP2,  Retro-riflettore Wollaston WRP2

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MISURE - ORTOGONALITÀ  Master Angolo retto REW

Per entrambi i metodi gli elementi usati sono simili:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura dell'aria  Sensore di temperatura della base

Per Misure di ortogonalità con il metodo 3D occorre innanzitutto allineare gli elementi ottici IL1 e RL1 lungo il raggio laser secondo le indicazioni della figura 10.2A. L'elemento da traslare è RL1. I risultati di rettilineità dell'asse devono essere sempre salvati e utilizzati per successive elaborazioni.

FIG.10.2A. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI ORTOGONALITÀ 3D- PRIMO ASSE

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MISURE - ORTOGONALITÀ Nella fase successiva delle misurazioni del raggio deve essere indirizzato all'asse perpendicolare con l'uso del master di angolo retto RE3D o REW. Fare attenzione a non cambiare la posizione della testa laser durante l'allineamento del percorso del laser - il percorso del raggio deve essere stato allineato soltanto rispetto alla rotazione del RE3D o dell'elemento REW! La configurazione ottica è indicata nella la figura 10.2B. La misura della rettilineità dell’asse deve essere eseguita muovendo solo l'elemento RL1.

R E3D

LASER HEAD

FIG.10.2B. IL PERCORSO OTTICO HA INSTALLATO PER LE MISURE DELLA ORTOGONALITÀ 3D- SECONDO ASSE

La misura dell’ortogonalità con Wollaston richiede l’allineamento degli elementi ottici WP2 e WRP2 lungo il raggio laser come indicato nelle figure 10.3A e 10.3B. Il raggio dovrebbe essere diretto verso l'asse perpendicolare con l'uso del master di angolo retto REW.

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MISURE - ORTOGONALITÀ Le misure consistono di due parti. Nella prima parte WP2 è spostato fra la testa laser ed il prisma REW (Fig. 10.3A). Nella seconda parte WP2 va posizionato tra REW e

LASER HEAD

WP2

REW

WRP2 (fig. 10.3B).

FIG.10.3A. PERCORSO OTTICO PER MISURE DI ORTOGONALITÀ CON WOLLASTON - SCHEMA PER IL PRIMO ASSE. IL RAGGIO DI RITORNO NON È INDICATO PER MAGGIOR CHIAREZZA DELLA FIGURA

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MISURE - ORTOGONALITÀ

LASER HEAD

REW

FIG.10.3B. PERCORSO OTTICO PER MISURE DI ORTOGONALITÀ CON WOLLASTON - SCHEMA PER IL PRIMO ASSE. IL RAGGIO DI RITORNO NON È INDICATO PER MAGGIOR CHIAREZZA DELLA FIGURA

L'elemento WRP2 non DEVE essere spostato durante le misurazioni. La testa laser e REW non devono essere toccati nella prima e nella seconda parte della misura.

Durante le misure della ortogonalità si consiglia l'uso del sensore di temperatura. Non occorre utilizzare i sensori di temperatura della base.

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MISURE - ORTOGONALITÀ

10 Descrizione del software L'ortogonalità è misurata in Ortogonalità dal Menu principale. La finestra del programma HPI-3D appare come mostrato in figura 10.4. La finestra riassuntiva di misura della ortogonalità consiste di tre parti principali:  Display - mostra la rettilineità degli assi e l'ortogonalità calcolata;  Grafico schematico – permette di cambiare l'asse attualmente modificato;  Pannello con tasti

FIG.10.4. FINESTRA RIASSUNTIVA DI MISURA ORTOGONALITÀ

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MISURE - ORTOGONALITÀ Per iniziare a misurare premere il tasto Misura, viene visualizzata la finestra mostrata in figura 10.5. In questa finestra è possibile cambiare l'asse misurato ed analizzare i risultati di rettilineità di ogni asse specifico. L'asse può essere cambiato cliccando sull'asse adeguato nella degli assi o scegliendola dall'elenco Nr. asse.

FIG.10.5. ORTOGONALITÀ FINESTRA DI MISURA

Le opzioni disponibili nella finestra di misura della ortogonalità inoltre permettono di ripetere la singola misura di rettilineità (tasto Ripetizione) o stampare i risultati (di una singola misura) come report (tasto Anteprima o Stampa).

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MISURE - ORTOGONALITÀ Il grafico visualizzato può essere stampato o salvato in un file. I comandi sono elencati in File (es. Salva, Salva come, Stampa - vedere figura 10.6).

FIG.10.6. ORTOGONALITÀ PULL-DOWN MENU FILE

Prima di salvare il file, il programma chiede di cambiare i dati macchina (opzione disponibile dal menu a discesa Modifica -> Dati macchina), tipo di macchina, il numero di serie della macchina, asse misurati o nome operatore (vedi figura 10.7). I dati salvati permettono analisi successive e sono stampati sul report.

E' possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura. Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati, o nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati. È inoltre possibile copiare il grafico di rettilineità nella clipboard e incollarlo in un documento. Copia nella clipboard è disponibile nel menu a tendina che viene visualizzato cliccando con il tasto destro.

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MISURE - ORTOGONALITÀ

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FIG.10.7. DATI MACCHINA

L'opzione ortogonalità può essere configurata nella finestra Configurazione accessibile sia dal Menu principale che dal menu Modifica->Configurazione nel pannello Rettilineità (figura 10.8).

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MISURE - ORTOGONALITÀ

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FIG.10.8. OPZIONI DI CONFIGURAZIONE RETTILINEITA'

Il pannello di configurazione della rettilineità permette di impostare la configurazione descritta in Misura->Rettilineità, con la differenza che i metodi di misura usati per le misure di ortogonalità sono Wollaston oppure 3D.

Allineamento delle ottiche per le misure di ortogonalità La misura dell'ortogonalità consiste nella misura di rettilineità di due assi. L'asse di misurazione è selezionato

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MISURE - ORTOGONALITÀ nell'area come indicato nella figura 10.9. In questa figura sono anche mostrate la direzione delle misure e i margini da tenere durante le misure.

FIG.10.9. TABELLA DI SCELTA DEGLI ASSI

Le misure delle deviazioni da rettilineità sono eseguite con ottica di Wollaston o lineare come descritte nel capitolo Misure - rettilineità. A seconda dell'asse di misura, viene usato un particolare kit di componenti ottici e il percorso ottico viene regolato in modo lievemente differente.

Le misure devono essere eseguite senza cambiare la posizione della testa laser.

In entrambi casi le misure devono essere eseguite nei sensi indicati dalle frecce sul grafico schematico sulla schermata principale della misura dell’ortogonalità (Fig. 10.9).

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MISURE - ORTOGONALITÀ

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FIG.10.10 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI RETTILINEITA' 3D SULL'ASSE X.

FIG.10.11 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI RETTILINEITA' CON PRISMA WOLLASTON LUNGO L'ASSE X.

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MISURE - ORTOGONALITÀ La configurazione di componenti ottici per i metodi 3D e Wollaston sono mostrati nelle figure 11.10 e 11.11. Nelle figure è stato omesso un elemento REW (vedere figure 10.3A e 10.3B).

Quando i dati della macchina sono configurati correttamente (Modifica -> Dati macchina), premere Misura. Il passo successivo è la selezione dell'asse di misura (fig. 10.9) e la regolazione del percorso ottico (si vedano le figure 10.10.and 10.11). Se viene misurata la rettilineità del primo asse il percorso ottico deve essere riallineato e l'asse successivo va scelto via software. Quando entrambi gli assi sono stati misurati, premere il pulsante Back (Indietro). Il riassunto delle misure di ortogonalità rilevate (fig. 10.1) può essere salvato, stampato o esportato in un file di testo (File>Salva, File->Stampa o File->Export).

Procedura di misura 1. Posizionare il laser sulla macchina da misurare ed allineare il primo percorso ottico.

2. Avviare il software HPI e selezionare Ortogonalità.

3. Premere il tasto di misura sulla schermata riassuntiva dell'ortogonalità.

4. Scegliere l'asse adeguato sulla tabella di selezione assi e premere il tasto Start, Nuovo o Ripeti.

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MISURE - ORTOGONALITÀ 5. Spostare RL1 o WP2 al successivo punto di misura.

6.

Continuare le misure fino a misurare tutti i punti sul percorso.

7. Fermare la misura.

8. Riallineare

il

percorso

ottico

all'asse

perpendicolare e ripetere i passaggi 4-7 9. Quando i dati di rettilineità di tutti gli assi sono stati misurati, premere il tasto Back. Il software riporta alla

schermata

riassuntiva

dell'ortogonalità

-

vedere la figura 10.1 10. Per il tipo di misura 3D scegliere gli assi corretti (verticali o orizzontali) da confrontare.

Per effettuare la misura manualmente selezionare Misura- -> Acquisizione manuale del punto. La misurazione inizia premendo Start/Nuovo/Ripeti. I punti di misura possono essere acquisiti premendo la barra Spazio del notebook, il pulsante Acquisire punto oppure il tasto sul comando remoto.

Se l'ultimo punto è acquisito, premere il tasto Stop.

E' possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura. Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati, o nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati.

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MISURE – PARALLELISMO

11 MISURAZIONE DEL PARALLELISMO

DESCRIZIONE GENERALE La misura di parallelismo è usata per caratterizzare la geometria della macchina misurata, es. il parallelismo degli assi. La misura è eseguita usando il metodo 3D o Wollaston.

Per ottenere risultati corretti, occorrono due misurazioni con l'uso di un master angolo retto. Dai dati ottenuti di rettilineità degli assi viene calcolato e visualizzato il parallelismo (fig.11.1.).

SETUP MISURE La scelta degli elementi ottici necessari per le misure del parallelismo dipende dal metodo di misura selezionato: cioè 3D o Wollaston. Se si usa il metodo 3D, usare il master le

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MISURE – PARALLELISMO ottiche lineari e il master angolo retto. In questo caso i componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Ottica interferometro lineare IL1  Retro-riflettore lineare RL1  Master Angolo retto RE3D

FIG.11.1. ESEMPIO DI RISULTATI RELATIVI AL PARALLELISMO

Nel caso di misura con Wollaston i componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Prisma Wollaston WP2,  Retroriflettore Wollaston WRP2

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MISURE – PARALLELISMO  Master Angolo retto REW

Per entrambi i metodi degli elementi facoltativi sono simili:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura dell'aria

RE3D

LASERHEAD

 Sensore di temperatura della base

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FIG.11.2A. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURAZIONI DI PARALLELISMO CON IL METODO 3D - SCHEMA PER IL PRIMO ASSE.

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MISURE – PARALLELISMO Per misure di parallelismo con il metodo 3D occorre innanzitutto allineare gli elementi ottici IL1 e RL1 lungo il raggio laser secondo le indicazioni della figura 11.2A e 11.2B. L'elemento da traslare è RL1. Il raggio deve essere indirizzato all'asse perpendicolare con l'uso del master di angolo retto RE3D.

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MISURE – PARALLELISMO FIG.11.2B. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURAZIONI 3D DI PARALLELISMO- SCHEMA PER IL SECONDO ASSE.

Le misure di parallelismo con Wollaston richiedono che gli elementi ottici WP2 e WRP2 siano allineati lungo il raggio

11

laser come mostrato nella figura 11.3. L'elemento WP2 deve essere spostato prima lungo l'asse 1 e poi lungo l'asse 2.

Non è necessario utilizzare un prisma master ad angolo retto per questa misura.

WRP2

WP2

LASER HEAD

FIG.11.3. IMPOSTAZIONE PERCORSO OTTICO PER MISURAZIONI DI PARALLELISMO WOLLASTON -SCHEMA

Durante le misure di parallelismo si consiglia di utilizzare il sensore di temperatura dell'aria. Non è necessario utilizzare i sensori di temperatura della base.

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MISURE – PARALLELISMO

Descrizione del software Il Parallelismo è misurato con l'opzione parallelismo, dal Menu principale. La finestra del programma HPI-

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3D appare come mostrato in figura 11.4. La finestra riassuntiva di misura del parallelismo consiste di tre parti principali:  Display – mostra la rettilineità misurata degli assi ed il parallelismo calcolato;  Grafico schematico – permette di cambiare l'asse attualmente modificato;  Pannello con tasti

FIG.11.4. PARALLELISMO FINESTRA RIASSUNTIVA DELLA MISURA

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scelto

MISURE – PARALLELISMO Per iniziare a misurare premere il tasto Misura, viene visualizzata la finestra mostrata in figura 11.5. In questa finestra è possibile cambiare l'asse misurato ed analizzare i risultati di rettilineità di ogni specifico asse. L'asse può essere cambiato cliccando sull'asse adeguato nella finestra che riporta gli assi o scegliendolo dall'elenco Nr. asse.

FIG.11.5. PARALLELISMO - FINESTRA DI MISURAZIONE

Le opzioni disponibili nella finestra di misura del parallelismo permettono anche di ripetere la singola misura di rettilineità (tasto Ripetizione) o stampare i risultati (di una singola misura) come report (tasto Anteprima o Stampa).

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MISURE – PARALLELISMO

Il grafico visualizzato può essere stampato o salvato in un file. I comandi sono elencati in File (es. Salva, Salva come, Stampa - vedere figura 11.6).

FIG.11.6. PARALLELISMO - PULL-DOWN MENU FILE

Prima di salvare il file, il programma chiede di cambiare i dati macchina (opzione disponibile dal menu a discesa Modifica-> Dati macchina), tipo di macchina, il numero di serie della macchina, l’asse misurato o nome operatore (vedi figura 11.7). I dati salvati permettono analisi successive e sono stampati sul report finale.

E' possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura. Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati, o nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati. È inoltre possibile copiare il grafico di rettilineità nella clipboard e incollarlo in un documento. Copia nella

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MISURE – PARALLELISMO clipboard è disponibile dal menu a tendina che viene visualizzato cliccando con il tasto destro.

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FIG.11.7. DATI MACCHINA

Il parallelismo può essere configurato in Configurazione, finestra accessibile sia dal Menu principale che dal menu a tendina Modifica -> Configurazione in rettilineità (figura 11.8).

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MISURE – PARALLELISMO

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FIG.11.8. OPZIONI DI CONFIGURAZIONE RETTILINEITA'

Il pannello di configurazione della rettilineità permette di impostare la configurazione descritta in Misura-> Rettilineità, con la differenza che i metodi di misura usati per le misure di ortogonalità sono Wollaston o 3D.

Allineamento delle ottiche per le misure di parallelismo La misura di parallelismo consiste delle misure di rettilineità per due assi. L'asse di misurazione è selezionato

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MISURE – PARALLELISMO nell'area di misurata come indicato nella figura 10.9. In questa figura sono anche mostrati la direzione delle misure e i margini da tenere durante le misure.

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FIG.11.9. TABELLA DI SCELTA DEGLI ASSI

Le misure delle deviazioni da rettilineitĂ sono eseguite con ottica di Wollaston o lineare come descritte nel capitolo Misure - rettilineitĂ . A seconda dell'asse di misura, viene usato un particolare kit di componenti ottici e il percorso ottico viene regolato in modo lievemente differente.

Le misure devono essere eseguite senza cambiare la posizione della testa laser.

In entrambi casi le misure devono essere realizzate nei sensi indicati dalle frecce sul grafico schematico sullo schermo principale della misura del parallelismo (Fig. 11.9).

Configurazione di componenti ottici per i metodi 3D e Wollaston sono mostrati nelle figure 11.10 e 11.11.

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MISURE – PARALLELISMO

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FIG.11.10 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI RETTILINEITA' 3D SULL'ASSE X.

Quando

i

dati

della

macchina

sono

configurati

correttamente (Modifica -> Dati macchina), premere Misura.

Il passo successivo è la selezione dell'asse di misura (fig.

11.9) e la regolazione del percorso ottico (si vedano le figure 11.10.and 11.11). Se viene misurata la rettilineità del primo asse il percorso ottico deve essere riallineato e l'asse successivo va scelto via software. Se entrambi gli assi sono misurati, premere il pulsante Back (Indietro). Il sommario delle misure di parallelismo ottenute (fig. 10.1) può essere conservato, stampato o esportato in un file di testo (File >Salva, File->Stampa o File->Export).

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MISURE – PARALLELISMO

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FIG.11.11 ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI RETTILINEITA' 3D SULL'ASSE X.

Procedimento di misura 1. Posizionare il laser sulla macchina da misurare ed allineare il primo percorso ottico.

2. Avviare il software HPI e selezionare Parallelismo.

3. Premere il pulsante Misura sulla schermata riassuntiva del parallelismo.

4. Scegliere l'asse adeguato sulla tabella di selezione assi e premere il tasto Start/Inizio, Nuovo o Ripeti.

5. Spostare RL1 o WRP2 al successivo punto di misura.

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MISURE – PARALLELISMO 6. Continuare le misure fino a misurare tutti i punti sul percorso.

7. Fermare la misura.

8. Riallineare

il

percorso

ottico

all'asse

perpendicolare e ripetere i passaggi 4-7 9. Quando le misure di rettilineitĂ di tutti gli assi allora sono completate, premere il tasto Indietro (Back).

Il software riporta alla schermata riassuntiva del parallelismo - vedere la figura 11.1 10. Per il tipo di misura 3D scegliere gli assi corretti (verticali o orizzontali) da confrontare.

Per effettuare la misura manualmente selezionare Misura- -> acquisizione manuale del punto. La misurazione inizia premendo Start/Nuovo/Ripeti. I punti di misura possono essere acquisiti con la barra Spazio del notebook, il pulsante Acquisisci punto o premendo il tasto sul comando remoto. Se l'ultimo punto è acquisito, premere il tasto Stop.

E' possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura. Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati, o nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati.

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MISURE DI VIBRAZIONI

12 MISURE DI VIBRAZIONI

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DESCRIZIONE GENERALE Misure di vibrazioni vengono eseguite con l'uso di ottiche lineari. Questa misurazione può essere utilizzata, ad esempio, per la caratterizzazione del movimento del motore della macchina utensile. Il sistema di misurazione laser HPI3D è in grado di rilevare le vibrazioni della macchina nella gamma di frequenza da 0 a 500 Hz in Bluetooth e da 0 a 50kHz con connessione USB. La sensibilità delle misure è 100pm.

Il sistema permette di eseguire misure in varie unità in single-shot e in modo continuo. I parametri di misura possono essere impostati in Configurazione -> Vibrazioni.

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MISURE DI VIBRAZIONI

SETUP MISURE Per misure di velocità si devono utilizzare le ottiche lineari. I componenti necessari sono (vedere anche le figure dalla 12.1 alla 12.4):  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  interferometro lineare IL1  retro-riflettore lineare RL1

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura della base  Sensore di temperatura dell'aria

Le misure di vibrazioni richiedono che gli elementi ottici IL1 e RL1 siano allineati lungo il raggio laser come mostrato nella figura 10.1. Il laser misura la differenza delle vibrazioni di entrambi gli elementi ottici (IL1 e RL1).

Durante le misure di vibrazioni si consiglia di utilizzare il sensore di temperatura dell'aria. Non occorre utilizzare i sensori di temperatura della base.

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MISURE DI VIBRAZIONI

FIG.12.1 IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI VIBRAZIONI -

Misurazioni di vibrazioni possono essere eseguite non solo lungo il raggio laser (come mostrato in figure 12.1 e 12.2), ma anche in direzioni perpendicolari al raggio laser.

Queste configurazioni sono riportate nelle figure 12.3 e 12.4.

In queste due configurazioni solo il riflettore RL1 può essere spostato.

FIG.12.2 IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI VIBRAZIONI LUNGO L'ASSE X-

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MISURE DI VIBRAZIONI

12 FIG.12.3. FIG.12.2 IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI VIBRAZIONI LUNGO L'ASSE Y

FIG.12.4. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI VIBRAZIONI LUNGO L'ASSE Z

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MISURE DI VIBRAZIONI

Descrizione del software Le Vibrazioni sono misurate nel menù vibrazioni dal Menu principale. La finestra del programma HPI-3D appare come mostrato in figura 12.5. La finestra è composta da quattro parti principali:  Display - visualizza il livello del segnale di misura e la percentuale dei campioni acquisiti;  Due diagrammi - quello superiore presenta la distanza, velocità, o i dati di accelerazione, quello inferiore la trasformata di Fourier (FFT) del diagramma superiore;  Opzioni di misura;  Pannello con tasti.

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MISURE DI VIBRAZIONI FIG.12.5. SCHERMATA MISURA DI VIBRAZIONI.

Prima di iniziare le misure, controllare le opzioni sulla parte destra del pannello. Con l'uso di pulsanti/opzione è possibile selezionare i dati di ingresso, come distanza, velocità o accelerazione. Le liste a tendina sono usate per configurare la durata della misura di ogni singolo ciclo e per selezionare le modalità di calcolo delle medie dei valori acquisiti. Per iniziare a misurare premere il tasto Inizio/Start.

Se è stata selezionata l'opzione Continuo occorre premere il pulsante Stop per terminare le misure. Durante le misure in Continuo

il

grafico

sullo

schermo

è

aggiornato

costantemente.

Il risultato di misura è presentato nel dominio del tempo e con la relativa analisi di FFT nel dominio delle frequenze (fig.12.8). Lo schema di frequenza è configurato (scale logaritmiche per gli assi Y e X e l'eliminazione dell'offset DC) dai checkbox situati in basso a destra nella finestra. I risultati possono essere salvati, stampati o esportati (menu File).

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MISURE DI VIBRAZIONI FIG.12.6. VIBRAZIONI PULL-DOWN MENU FILE

Prima di salvare il file, il programma chiede di cambiare i dati macchina (opzione disponibile dal menu a discesa Modifica-> Dati macchina), tipo di macchina, il numero di serie della macchina, asse misurati o nome operatore (vedi figura 6.7). I dati salvati permettono analisi successive e sono stampati sul report.

FIG.12.7. DATI MACCHINA

I dati misurati possono essere salvati, ed è possibile anche creare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi delle misure (fig. 6.8). Il 12-7

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12

MISURE DI VIBRAZIONI rapporto può essere generato nella forma di base in cui sono visualizzati soltanto i diagrammi dei valori misurati e la trasformazione FFT (fig. 12.9) o nella versione estesa, che contiene anche le tabelle con i dati misurati.

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FIG.12.8. SCHERMATA ANALISI DEI DATI MISURATI - VIBRAZIONI

FIG.12.9. SCHERMATA ANTEPRIMA (PAGINA 1) VIBRAZIONI

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MISURE DI VIBRAZIONI

È inoltre possibile copiare il grafico di rettilineità nella clipboard e incollarlo in un documento. Copia nella clipboard è disponibile dal menu a tendina che viene visualizzato cliccando con il tasto destro.

12

Procedura di misura 1. Posizionare il laser sulla macchina da misurare ed allineare il percorso ottico.

2. Avviare il software HPI-3D e selezionare l'opzione Vibrazioni.

3. Configurare la misura delle vibrazioni.

4. Premere il pulsante Start e avviare la macchina.

5. In modalità continua Premere il pulsante di Stop; nella modalità single-shot attendere la fine delle misurazioni 6. Salvare i risultati e/o stampare il report di misura.

Per ottenere risultati corretti, occorre scegliere con attenzione il punto di fissaggio del riflettore alla base della macchina. Se il punto è scelto in modo improprio, al posto della frequenza ricercata f, verranno rilevate frequenze multiple n*f (con n=1,2,...) sul grafico FFT. Per tale motivo il retroriflettore non deve essere usato con il supporto magnetico UM2. Possono essere usati la base magnetica, le

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MISURE DI VIBRAZIONI prolunghe inox (SR1), e il blocco di supporto (HB1). Va anche ricordato che il sistema misura la componente della vibrazioni solo lungo l'asse del percorso ottico. Eventuali componenti delle vibrazioni lungo assi perpendicolari non influenzano la misura (vedi fig. 12.11).

12

IL1 Interferometer

Retroreflec tor RL1

A)

Las er

Interferometer IL1

B)

Laser

Vib rati on s

Vibrations not

i mpo rtant

important

Retroreflector RL1

FIG.12.11. MISURAZIONE DELLE VIBRAZIONI LUNGO ASSI DIFFERENTI.

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MISURAZIONI - DINAMICA

13 MISURE - DINAMICA

13 DESCRIZIONE GENERALE Misure dinamiche sono usate solitamente per lo studio approfondito dei movimenti della macchina. Il sistema HPI3D di misura del laser è in grado di caratterizzare la macchina esaminando fino a 1000 campioni al secondo via Bluetooth, e fino a 100000 campioni al secondo via cavo USB. In entrambe le modalità, la risoluzione di misura è 100 pm. Misure dinamiche sono eseguite utilizzando le ottiche lineari, angolari o di Wollaston.

Il sistema permette di realizzare la misura dinamica della distanza, della velocità, dell'accelerazione, dell'angolo o della rettilineità in diverse unità di misura.

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MISURAZIONI - DINAMICA

SETUP Misure Misure dinamiche di distanza, velocità o accelerazione Per le misure dinamiche della distanza, della velocità e dell'accelerazione utilizzare le ottiche lineari. I componenti necessari sono (vedere anche le figure dalla 13.1 alla 13.4):  Sorgente laser (testa)

13

 Alimentazione  Interferometro lineare IL1  Retro-riflettore lineare RL1

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura della base  Sensore di temperatura dell'aria

Le

misure

dinamiche

di

distanza,

velocità

e

accelerazione richiedono che gli elementi ottici IL1 e RL1 siano allineati lungo il raggio laser, come mostrato nella figura 13.1. Il laser misura la differenza delle vibrazioni di entrambi gli elementi ottici (IL1 e RL1).

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MISURAZIONI - DINAMICA Durante le misure dinamiche si consiglia di utilizzare il sensore di temperatura dell'aria. Non occorre utilizzare i sensori di temperatura della base.

FIG.13.1 IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO FISSATO PER MISURE DINAMICHE DI DISTANZA, VELOCITÀ O ACCELERAZIONE – SCHEMA

FIG.13.2 IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DINAMICHE LUNGO L'ASSE X

Misurazioni dinamiche possono essere eseguite non solo lungo il raggio laser (come mostrato in figure 13.1 e 13.2), ma

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13

MISURAZIONI - DINAMICA anche in direzioni perpendicolari al raggio laser. Queste configurazioni sono riportate nelle figure 13.3 e 13.4. In queste due configurazioni solo il riflettore RL1 può essere traslato.

13

FIG.13.3. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DINAMICHE LUNGO L'ASSE Y

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MISURAZIONI - DINAMICA

13 FIG.13.4. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DINAMICHE LUNGO L'ASSE Z

Misure dinamiche dell'angolo Per misure dinamiche di angoli si devono utilizzare ottiche angolari. Componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Interferometro angolare IK1  Retro-riflettore angolare RK1

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto

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MISURAZIONI - DINAMICA  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura dell'aria  Sensore di temperatura della base

Misure dinamiche di angoli richiedono l'allineamento delle ottiche IK1 e RK1 lungo il raggio laser, come mostrato nella figura 13.5. Entrambi gli elementi possono essere traslati.

Durante le misure angolari di rettilineità si consiglia

13

l'uso

del sensore di temperatura dell'aria. Non è strettamente necessario utilizzare i sensori di temperatura della base.

FIG.13.5 SETUP DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE ANGOLARI DINAMICHE - SCHEMA

Le misure di rettilineità angolare possono essere eseguite non solo lungo il raggio laser (come mostrato nelle figure 13.5 e 13.6), ma anche in direzioni perpendicolari al raggio stesso. Queste configurazioni sono riportate nelle figure 13.7 e 13.8. In queste due configurazioni solo il riflettore RK1 può essere spostato.

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MISURAZIONI - DINAMICA

13 FIG.13.6. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DINAMICHE ANGOLARI LUNGO L'ASSE X

FIG.13.7. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DINAMICHE ANGOLARI LUNGO L'ASSE Y

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MISURAZIONI - DINAMICA

FIG.13.8. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE

DINAMICHE ANGOLARI LUNGO L'ASSE Z

Misure dinamiche di rettilineità (Wollaston) Per le misure dinamiche di rettilineità con Wollaston si deve utilizzate l'apposita ottica Wollaston. Componenti necessari sono:  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Prisma Wollaston WP2,  Retroriflettore Wollaston WRP1

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2

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MISURAZIONI - DINAMICA  Treppiede  Sensore di temperatura dell'aria  Sensore di temperatura della base

Le misure di rettilineità dinamiche richiedono che gli elementi ottici WP2 e WRP2 siano allineati lungo il raggio laser, come mostrato nella figura 13.9. Entrambi gli elementi possono essere traslati.

Durante le misure dinamiche di rettilineità si consiglia di utilizzare il sensore di temperatura dell'aria. Non occorre utilizzare i sensori di temperatura della base.

WRP2

WP2

LASER HEAD

FIG.13.9. ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DINAMICHE DI RETTILINEITA' - SCHEMA

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MISURAZIONI - DINAMICA

13 FIG.13.10. ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DINAMICHE DI RETTILINEITA' SULL'ASSE X.

Misure dinamiche di rettilineità possono essere eseguite in due configurazioni - X orizzontale (figura 13.10) o Z verticale (figura 13.11). Nella configurazione X viene misurata solo la rettilineità del percorso lungo l'asse X. Lo stesso avviene con l'asse Z.

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MISURAZIONI - DINAMICA

13 FIG.13.11. ALLINEAMENTO DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DINAMICHE DI RETTILINEITA' LUNGO L'ASSE Z.

Descrizione del software Tutti i tipi di misure dinamiche vengono eseguiti in Dinamico, scelto dal Menu principale. La finestra del programma HPI-3D appare come mostrato in figura 13.12.

La finestra è composta da quattro parti principali:  Display - visualizza il livello del segnale di misura e la percentuale dei campioni acquisiti;  Grafici - mostrano la distanza, la velocità, l'accelerazione, l'angolo o i dati di rettilineità (Wollaston);  Pannello di configurazione (pannello di destra); 13-11

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MISURAZIONI - DINAMICA  Pannello con i pulsanti (pannello inferiore).

13 FIG.13.12. FINESTRA DI MISURA DINAMICA

Prima di iniziare le misure, controllare le opzioni sulla parte destra del pannello. Il Calcolo della Media ha quattro opzioni disponibili che limitano la frequenza massima del movimento misurato a: 50 kHz in 0s, 50 Hz in 0.1s, 5 Hz in 1s e 0.5 Hz in 10s. Il pulsante Frequenza di campionamento è utilizzato per regolare la frequenza di campionamento. Il valore massimo con connessione USB è 100 kHz, e con connessione Bluetooth di 1 kHz. Per entrambi tipi di collegamento il valore minimo di tasso di campionamento è di 50 Hz. Se, per vari motivi, occorre utilizzare una frequenza di campionamento inferiore, è necessario eseguire le misure nell'opzione Velocità.

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MISURAZIONI - DINAMICA Il Tempo di misura è usato per impostare il tempo totale di misura in secondi. L'opzione Ritardo definisce il tempo che trascorrerà fra la pressione del pulsante Start e l'inizio effettivo delle misure. Soglia permette di impostare il valore minimo di movimento nelle unità in nm che innesca le misure (trigger). Sia Soglia che Ritardo possono essere usati simultaneamente: se il valore registrato del movimento supera la soglia, il contatore inizia a conteggiare decrementando fino a 0.

In quel momento avviene

l'acquisizione della misura.

La selezione Blocca DC attiva un filtro digitale passaalto. Questa opzione può essere usata, ad esempio, per eliminare gli effetti di espansione termica.

Per iniziare a misurare premere il tasto Inizio. Durante le misure i dati sono registrati nel buffer. Sono visualizzati dopo che la misura è terminata (cioè dopo il Tempo di misura) o se l'utente interrompe le misure (con il tasto Stop).

Quando sia la misurazione che la trasmissione dati al notebook sono terminate, le misure sono visualizzate sul grafico nel dominio del tempo (Fig.13.15). I risultati possono essere salvati, stampati o esportati (menu File). Con l'uso dei pulsanti di scelta scegliere

tra: Distanza, Velocità o

accelerazione, angolo o rettilineità (Wollaston).

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13

MISURAZIONI - DINAMICA

FIG.13.13. MENU DINAMICO PULL-DOWN FILE

Prima di salvare il file, il programma chiede di cambiare i dati macchina (opzione disponibile dal menu a discesa Modifica-> Dati macchina), tipo di macchina, il numero di serie della macchina, asse misurati o nome operatore (vedi figura 6.7). I dati salvati permettono analisi successive e sono stampati sul report.

I dati misurati possono essere salvati, ed è possibile stampare un rapporto di misura, premendo Stampa o Anteprima sulla finestra di analisi misura (fig. 7.15). Il report può essere generato sia nella forma base, dove viene solo mostrato il grafico dei valori misurati, che nella versione estesa, contenente anche le tabelle con i dati misurati.

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MISURAZIONI - DINAMICA

13 FIG.13.14. DATI MACCHINA

È inoltre possibile copiare il grafico di rettilineità al clipboard ed allora incollarlo per esempio ad un documento del redattore di parola. Copia nella clipboard è disponibile dal menu del popup che viene visualizzata cliccando con i tasto destro.

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MISURAZIONI - DINAMICA

13 FIG.13.15. FINESTRA DI ANALISI DI DATI DINAMICI

Procedimento di misura 1. Posizionare il laser sulla macchina da misurare ed allineare il percorso ottico.

2. Avviare il software HPI-3D e selezionare l'opzione dinamica.

3. Configurare la misura dinamica.

4. Premere il pulsante Inizio/Start e avviare la macchina.

5. Attendere la fine delle misurazioni o premere Stop.

6. Salvare i risultati e/o stampare il report di misura.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

14 MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

DESCRIZIONE GENERALE

Le misure di posizionamento angolare vengono eseguite con l'uso di un encoder rotativo (RE1). Questa misura viene utilizzata, per esempio, per caratterizzare la qualità del movimento degli assi rotanti o per misure molto precise di un angolo di rotazione. Il sistema misura l'accuratezza del posizionamento lineare, la ripetibilità e il gioco (backlash) confrontando la posizione visualizzata sul CNC della macchina con la posizione (vera, di riferimento) misurata dall'interferometro.

Il sistema di misurazione laser HPI-3D insieme con l'encoder è in grado di misurare qualsiasi angolo di rotazione con una precisione fino a 1 arcsec. Il sistema consente la misurazione dell'angolo in diverse unità. I parametri di misurazione possono essere impostati in Configurazione -> Encoder rotativo.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

SETUP Misure Per misure di posizionamento angolare occorre utilizzare un'ottica angolare insieme all'encoder rotativo. I componenti necessari sono (vedere anche la figura 14.1):  Sorgente laser (testa)  Alimentazione  Encoder rotativo RE1  Interferometro angolare IK1  Retro-riflettore angolare RK1  Sensore temperatura aria (sensore TH)

Elementi opzionali sono:  Cavo USB  Controllo remoto  Supporto con base magnetica UM2  Treppiede  Sensore di temperatura della base

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

FIG.14.1. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI POSIZIONAMENTO ANGOLARE

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FIG.14.2. IMPOSTAZIONE DEL PERCORSO OTTICO PER MISURE DI POSIZIONAMENTO ANGOLARE - FOTO

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE Posizionare

angolare

le

misure

richiedono

l'uso

dell'encoder rotativo RE1 insieme agli elementi ottici IK1 e RK1. L'encoder rotativo deve essere installato esattamente al centro di rotazione dell'asse misurato. Sull'encoder rotativo è montato

il

retro-riflettore

angolare

RK1.

All'esterno

dell'encoder rotativo sono posizionati la testa laser e l'interferometro angolare IK1 secondo le indicazioni delle figure 14.1 e 14.2.

Funzionamento Le misure di posizionamento angolari sono eseguite con l'uso di due strumenti di misura che lavorano in coppia: RE1 e la testa laser.

Il valore di massima dell'angolo è dato dall'encoder rotativo RE1. L'encoder ha settantadue punti distinti (ogni 5 gradi) definiti con accuratezza di 0.5'' o di 1'' secondo la versione scelta. A causa della costruzione

interna

dell'encoder, la rotazione fra le posizioni richiede il sollevamento della parte superiore dell'encoder durante il movimento. Il processo di sollevamento è automaticamente

dal

laser

ma

richiede

guidato un

attento

allineamento del raggio. Per questo motivo spesso è necessario rimuovere, durante le misure, i diaframmi dall'elemento RK1, come indicato nella figura 14.2.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE La testa laser ha due funzioni durante le misure: controlla e guida l'intero processo ed allo stesso tempo misura il valore fine dell'angolo nel range di +/-5 gradi con la risoluzione di 0.01''. Le misure sono eseguite con l'uso delle ottiche angolari - IK1 e RK1 e supporti meccanici.

È molto importante che il centro di rotazione dell'elemento RK1 si trovi esattamente nel centro di rotazione di RE1!

Il laser comunica via wireless con l'encoder angolare tramite la stessa interfaccia radio usata per la comunicazione con i sensori ambientali. La presenza dell'encoder è rilevata automaticamente dal laser ed è segnalata dal colore giallo sul campo encoder rotativo nella barra di stato.

Dopo avere alimentato l'encoder, è possibile che questo inizi a ruotare automaticamente in senso orario per un giro completo!

Misure rotative sono possibili soltanto se il laser esegue correttamente la connessione con l'encoder. Durante il collegamento

vengono

controllate

la

qualità

della

connessione wireless e il livello del segnale ottico. Il laser fa ruotare la tavola di -5 gradi, poi +10 e poi di nuovo -5 gradi.

Se

tutte

le

prove

sono

eseguite

correttamente,

la

connessione è attiva (il campo Collegamento rotativo nella barra di stato diventa verde) e si può iniziare a misurare.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE La procedura di impostazione del Collegamento rotativo richiede il corretto allineamento del percorso ottico. Il Collegamento rotativo è interrotto automaticamente quando il percorso ottico viene interrotto.

Durante le misurazioni laser controlla costantemente la rotazione dell'elemento RK1. Se l'angolo misurato è maggiori di 5 gradi allora l'encoder rotativo RE1 è ruotato di una posizione (cioè 5 gradi) all'inverso, in modo che l'angolo misurato dall'ottica angolare sia sempre entro il campo +/- 5 gradi.

14

Descrizione del software L'opzione descritta può essere usata per la misura di qualsiasi

angolo

di

rotazione

o

per

la

misura

di

posizionamento angolare.

Misure dell'angolo di rotazione

Per iniziare le misure di Rotazione, premere il pulsante Display nel Menu principale. Sullo schermo appare una finestra Display come mostrato nella fig. 14.3 La funzionalità della finestra è molto simile a quella descritta nel capitolo 3 con la differenza che le opzioni necessarie per le misure rotative sono ora visibili (si veda fig. 14.4).

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

Le opzioni supplementari sono mostrate in basso a destra dopo avere scelto Rotativo nella finestra Misura.

14 FIG.14.3. FINESTRA CON ENCODER ANGOLARE PRESENTE

Nella barra di stato nella parte inferiore dello schermo è visualizzato il campo Collegamento rotativo. Come descritto nel capitolo 3 questo campo ha tre stati:  grigio - Encoder rotativo RE1 non presente o non rilevato;  giallo - Encoder rotativo RE1 rilevato ma nessun collegamento con il laser o collegamento interrotto;  verde - Encoder rotativo RE1 correttamente collegato e attivo.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE Le misure sono possibili soltanto quando il collegamento con l'encoder è attivo - cioè quando il campo Collegamento rotativo è verde. Prerequisito per il collegamento è il corretto allineamento di IK1 e RK1. Soltanto dopo che gli elementi sono stati correttamente allineati, fare doppio clic su Collegamento rotativo. La procedura di regolazione del collegamento deve essere eseguita come descritto in Principi di funzionamento. Quando la procedura è terminata con successo il campo Collegamento rotativo diventa verde e si può iniziare a misurare.

14 FIG.14.4. OPZIONI DELLA FINESTRA DI DISPLAY PER L'ENCODER ROTATIVO

Il collegamento con la tavola rotante è interrotto automaticamente quando il percorso del raggio laser viene interrotto. Questo può anche essere fatto manualmente premendo il tasto collega/scollega in basso a destra nella finestra di Display - si veda figura 14.4.

Misure di posizionamento angolare

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE Per iniziare misure di Posizionamento angolare nel Menu principale premere il tasto Posizionamento angolare. Sullo schermo viene visualizzata una finestra Posizionamento angolare come indicato in fig. 14.5

14 FIG.14.5. FINESTRA DI POSIZIONAMENTO ANGOLARE

Pull down menu - File

La barra dei menu di questa finestra contiene le opzioni: File, Modifica, Misura, Visualizza, Aiuto. In File (figura 14.6) si possono trovare le istruzioni per la lettura dei dati misurati da un file, per salvare i dati in un file, per stampare le misurazioni o esportarle in un file.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

FIG.14.6. Menù a tendina del Posizionamento.

Altre importanti opzioni disponibili nel menù File sono le opzioni per la generazione del percorso CNC e la preparazione della tabella di compensazione.

Pull down menu - Modifica

Nell'opzione Modifica (fig. 14.7) ci sono comandi per impostare i dati macchina (14.8), definire i limiti di errore macchina (. 14.9), vedere in anteprima i risultati di posizionamento,

modificare

i

punti

di

posizionamento

(quando l'opzione Punti da elenco dal menu Misura è attiva) e cambiare la configurazione generale.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

FIG.14.7. PULL-DOWN MENU MODIFICA

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FIG.14.8 FINESTRA DATI MACCHINA

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE Limiti errori macchina

14 FIG.14.9. FINESTRA LIMITI DI ERRORE MACCHINA

In Modifica si possono definire i limiti ammessi per gli errori di macchina secondo varie norme (opzione Limiti errore macchina in fig 14.9). I risultati delle misure di posizionamento angolari sono confrontati con questi limiti (veda. 14.10). Questa opzione è particolarmente utile quando si controllano molte macchine dello stesso tipo e con gli stessi parametri di accuratezza.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

FIG.14.10. TABELLA DI CONFRONTO LIMITI ERRORI MACCHINA

Generazione dei punti di posizionamento

Se l'opzione Punti da elenco in Misura è attiva, il programma si aspetta che la macchina si fermi nei punti di posizionamento definiti come indicato in figura 14.11. I punti possono essere inseriti manualmente o possono essere generati da parametri iniziali: posizione iniziale, distanza e intervallo, oppure il numero di punti. I punti vengono calcolati dopo aver premuto il pulsante Calcola. I punti ottenuti possono essere salvati in un file.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

14 FIG.14.11. FINESTRA DI GENERAZIONE punti di posizionamento

Configurazione dei punti di posizionamento

In Encoder rotativo in Configurazione è possibile impostare

i

principali

parametri

delle

misure

di

posizionamento angolari (fig. 14.12). Ci sono quattro metodi disponibili per il controllo di posizionamento della macchina: Lineare, pendolo, Pilgrim1 e Pilgrim2 (pulsanti nella finestra Metodo di misurazione).

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

14 FIG.14.12 FINESTRA DI CONFIGURAZIONE POSIZIONAMENTO LINEARE

In Cicli in serie definire il numero di cicli totali di misura.

Maggiore il numero di cicli, migliori sono i risultati.

Max. errore accettabile permette di impostare il livello massimo di errore accettabile. Oltre questo limite, il software genera un avviso.

L'opzione Acquisire punti dopo e Vibrazioni sono valide solo

quando

si

sceglie

la

modalitĂ

automatica

di

acquisizione. Queste opzioni sono usate per impostare il tempo di attesa necessario alla macchina per fermarsi nella posizione esatta e per ridurre le vibrazioni (il livello delle 14-15

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE vibrazioni

dipende

principalmente

dalla

macchina

da

misurare).

Min. intervallo tra punti descrive la distanza minima tra punti di posizionamento adiacenti.

Menu a tendina - Misura

FIG.14.13. PULL-DOWN MENU POSIZIONAMENTO MISURA

Misura include le opzioni relative al processo di misura: Stop dopo ogni ciclo - Se questa opzione è attiva il programma interrompe la misura dopo ogni ciclo di misura; se non è attivo, viene eseguito il numero configurato di cicli.

Correggi valore target - questa opzione dà la possibilità di modificare il valore di un punto di posizionamento precedente impostato, durante il processo di misurazione.

Prima che il punto venga acquisito, viene visualizzata una finestra in cui è possibile scrivere il nuovo valore. Nel campo Modifica è possibile scrivere solo il valore dopo la virgola, senza dover riscrivere l'intera misura.

Acquisizione automatica del punto - Il programma cattura i punti di misura automaticamente utilizzando le

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE impostazioni da Configurazione. Nella versione automatica il sistema riconosce automaticamente quando fermarsi, il valore della posizione da misurare, la direzione di movimento e il numero di ciclo. Opzione esclusiva con “Acquisizione manuale del punto”.

Acquisizione manuale del punto - i punti misurati sono acquisiti dal programma quando viene premuto il pulsante Acquisizione manuale, la barra Spazio o il pulsante sul Controllo remoto. Opzione esclusiva con “acquisizione automatica del punto”.

Generazione automatica dei punti - i punti di posizionamento sono

calcolati automaticamente dal effettuato nel primo ciclo

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programma. Il calcolo dei punti è

di misura. Opzione esclusiva con "Punti da elenco".

Punti da elenco - quando questa opzione è selezionata sullo schermo viene visualizzata una finestra per la modifica dei punti di posizionamento nominali. Questa finestra permette di scrivere o calcolare i valori di posizionamento, che sono poi confrontati con i valori effettivamente misurati.

Opzione disponibile solo con “acquisizione automatica del punto”.

FIG.14.14. MENU POSIZIONAMENTO PULL-DOWN VISTA

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

Vista è usato per attivare o disattivare la Tabella di deviazione e per attivare lo schema del metodo selezionato di misura.

Procedura di misura Quando il sistema è pronto per la misurazione, sullo schermo appaiono due display digitali e l'indicatore di livello del segnale di misura. Sul display superiore viene visualizzato il valore misurato dal laser. Sul display inferiore appare la posizione da rilevare (target), letta dalla tabella punti da rilevare o impostata automaticamente. Sotto i display, sul lato sinistro, i risultati delle misurazioni vengono mostrati in un grafico. Sulla destra vi è una Tabella Errori.

Sotto al grafico vi sono tre pulsanti: Inizio - Inizio della misurazione, Ripristina posizione - Reimposta il valore misurato e il pulsante Menu Principale - per tornare al menu principale.

Nella parte inferiore della finestra una barra di stato mostra la configurazione dei punti di misura. Nel primo campo viene indicato il metodo di acquisizione (manuale o automatico). Il campo successivo indica il numero di cicli di misura in serie (numero di cicli eseguiti uno dopo l'altro, se non è attiva l'opzione Stop dopo ciclo). Il terzo campo

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE mostra le informazioni sul metodo di misura selezionato in configurazione.

La misura di posizione angolare richiede posizioni target, che definiscono i punti in cui vengono rilevati gli errori di posizionamento. I punti target possono essere definiti automaticamente durante il primo ciclo nella misura, scritti manualmente in un elenco o essere calcolati (Punti obiettivo dalla lista). I punti vengono rilevati con tolleranza di 1 grado in modalità automatica. L'accuratezza è definita anche in modalità manuale.

Durante la misura i punti possono essere acquisiti automaticamente o

manualmente come descritto

14

precedentemente in questo capitolo.

Regole per le misura del posizionamento in automatico

Per il funzionamento corretto del posizionamento automatico seguire queste regole: 1) Il periodo di arresto della macchina nel punto di posizionamento deve essere di almeno 1 secondo - valore di default

(può

essere

modificato

in

Configurazione-

>Posizionamento->Acquisizione punto->Acquisisci dopo), 2) Le Vibrazioni nel punto di acquisizione devono essere inferiori a 10 arcsec 10 - valore di default (questo può essere cambiato in Configurazione->Posizionamento->Acquisizione punto->Vibrazioni inferiori a),

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE 3) Il movimento di compensazione del gioco della macchina (backlash) dovrebbe essere superiore a 1 arcmin.

Se le vibrazioni sono eccessive e il sistema non acquisisce punti, occorre scegliere l'opzione Acquisizione manuale nel menĂš Misurazione.

Osservazioni sulla misurazione e analisi dei dati

14

FIG.11.15. FINESTRA DI POSIZIONAMENTO dopo aver completato un ciclo completo di misura

L'analisi del posizionamento lineare della macchina è costituita da almeno due cicli di misura completi.

In ogni ciclo la macchina misurata ruota il retroriflettore come impostato, in senso orario e antiorario.

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE Dopo ogni rotazione la macchina deve fermarsi per un breve periodo (almeno un secondo).

L'angolo misurato dal laser viene salvato nella tabella dei risultati.

Dopo un ciclo, se è stata scelta l'opzione Smettere dopo ogni ciclo oppure dopo che l'intero processo di misura è terminato, viene visualizzata la finestra con i risultati (figura 14.15).

I pulsanti Elimina e Aggiungi possono essere utilizzati per rimuovere o aggiungere l'ultimo ciclo di misura. E' possibile modificare il ciclo di misura in cui si sospetta vi sia un errore. Con il pulsante Sfogliare si apre la finestra di navigazione dei dati (figura 5.23), dove i cicli di misura possono essere visualizzati e analizzati.

FIG.14.16. FINESTRA ANALISI DATI

14-21

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14

MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE

Il rapporto di misura può essere generato sia dalla finestra di posizionamento principale che dalla finestra di visualizzazione dati Se almeno due serie dei cicli di misurazione sono state completate, i calcoli statistici possono essere effettuati ed il rapporto può essere generato. Per il rapporto di misura finale premere Report. La schermata del notebook dopo aver premuto il pulsante Report è visualizzata in fig. 14.7

14

FIG.14.17. FINESTRA DEL REPORT DI POSIZIONAMENTO ANGOLARE

I risultati di posizionamento sono presentati sul grafico e nel pannello Risultati. Questo pannello è anche utilizzato per impostare i parametri di elaborazione dei dati di misura. La norma definisce un metodo statistico utilizzato nei calcoli e può essere scelta da un menù a tendina. La scelta di una

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MISURE - POSIZIONAMENTO ANGOLARE differente norma implica il ricalcolo dei risultati. I valori limite per i parametri misurati della macchina sono presentati in questo pannello. Essi sono assegnati alla macchina selezionata dal menù Macchina. Se l'errore supera i limiti definiti per la macchina, questo errore viene visualizzato in rosso.

Sotto il grafico vi sono: tasti utilizzati per

il report

Anteprima, Stampa il report, cambiamento dei Parametri del grafico, e ritorno alla finestra precedente.

La scala dell'asse può essere modificata utilizzando Scala dell'asse (scala automatica, minimo e massimo), opzione disponibile cliccando sul grafico con il tasto destro del mouse.

Il report può essere generato in forma semplificata o completa. La finestra di selezione è indicata ogni volta che si preme Anteprima o Stampa. La versione semplificata è costituita da tre pagine: la pagina di titolo, la pagina dei risultati e la pagina del grafico. Il logo della pagina iniziale può essere cambiato in Configurazione. Nella relazione estesa vengono aggiunte ulteriori pagine con risultati di misura. Il numero di pagine aggiuntive dipende dal numero di punti di misura.

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COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA

15 COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA

DESCRIZIONE GENERALE La funzionalità principale di HPI-3D è la misura della

15

geometria della macchina utensile con l'uso di un notebook connesso tramite interfaccia USB o BT. La funzionalità può essere significativamente migliorata tramite il connettore di estensione disponibile sul retro del laser come mostrato nella figura 15.1.

Con l'uso di segnali disponibili su questo connettore è possibile utilizzare il laser come un dispositivo stand-alone.

Le principali applicazioni sono:  Monitorare lo spostamento misurato con un contatore esterno;

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COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA  Utilizzare il laser come elemento di controllo della macchina utensile;  Controllo di un motore tramite laser, attraverso un driver motore esterno;  Modificare il comportamento del laser collegando diversi sensori (come sensori fine corsa o sensori di zero-crossing).

Pulsante Connettore

di

di

Connettore

Connettore

di

FIG.15.1. COLLEGAMENTI DI HPI-3D.

Connettore di estensione Pinout del connettore di estensione

15-2

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15

COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA Il connettore di estensione è disponibile sul retro della testa laser, un connettore miniaturizzato Hirose LX40 - 20 P CL n. CL245-0017-0. Il pinout di questo connettore è indicato nella tabella 15.1.

Pin number 1

Funzione Alimentazione 24V/100mA

2-7

IO digitale

8

Digital

Ingresso/uscita configurabile via software 

Output

Uscita negativa della coppia di segnali differenziali B (uscita digitale AquadB)



Uscita negativa della coppia di segnali differenziali Sign (spostamento/segno prodotto)

9

Digital



Output

Uscita negativa della coppia di segnali differenziali A (uscita digitale AquadB)



Uscita positiva della coppia di segnali modulo differenziale (Shift/Sign Output)

10 digitale

Uscita



Uscita positiva della coppia di segnali differenziali B (Digital AquadB Output)



Uscita positiva della

coppia di segnali differenziali

(Shift/Sign Output) 10

Uscita



digitale

Uscita positiva della

coppia di segnali differenziali A

(Digital AquadB Output) 

Uscita positiva della coppia di segnali modulo differenziale (Shift/Sign Output)

12 13

Alimentazione 5V /150 mA Uscita

analogica 14

(uscita seno/coseno) Uscita

analogica 15 analogica

15-3

Uscita negativa della coppia di segnali coseno differenziale

Uscita negativa della coppia di segnali seno differenziale (Sine/Cosine Output)

Uscita

Uscita positiva della coppia di segnali coseno differenziale (Sine/Cosine Output)

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15

COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA 16

Uscita

Uscita positiva della coppia di segnali seno differenziale

analogica

(Sine/Cosine Output)

17-20

Ground

TAB.15.1. PINOUT DEL CONNETTORE DI ESTENSIONE.

Ci sono quattro gruppi di segnali sul connettore di estensione:  Pin di alimentazione: + 24VDC, + 5VDC e pin GND sono disponibili per l'applicazione dell'utente;  Pin digitali IO – funzionalità configurabile tramite Software HPI-vedere più avanti in questo capitolo;  Pin dell'uscita digitale tipo encoder - parzialmente configurabile via software HPI; Usato per uscita digitale A-Quad-B o Shift/Sign;  Pin dell'uscita analogica tipo encoder - uscita analogica SinA/CosB (vedere oltre).

Estensione cavo EX1

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COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA

FIG.15.2. CAVO DI PROLUNGA EX1.

La connessione di estensione richiede il cavo di estensione EX1 – figura 15.2.

Il cavo ha una estremità per il connettore Hirose che deve essere inserito nel connettore di estensione, mentre all'altra estremità ha un connettore femmina standard di DSUB15 a 3 file. I segnali disponibili sul connettore DSUB sono descritti e possono essere configurati nel Software HPI in Configurazione-> connettore di estensione.

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COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA

FIG. 15.3. CONFIGURAZIONE – PANNELLO CONNETTORE ESTENSIONE Nr. pin

Funzione

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IO digitale

7

Digital

Ingresso/uscita configurabile via software 

Output

Uscita negativa della coppia di segnali differenziali B (uscita digitale AquadB)



Uscita negativa della coppia di segnali differenziali Sign (spostamento/segno prodotto)

8

Digital



Output

Uscita negativa della coppia di segnali differenziali A (uscita digitale AquadB)



Uscita negativa della coppia di segnali modulo differenziale (Shift/Sign Output)

9 Output

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Digital



Uscita positiva della coppia di segnali differenziali B (Digital AquadB Output)

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COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA 

Uscita positiva della coppia di segnali differenziale (Shift/Sign Output)

10



Digital

Output

Uscita positiva

della coppia di

segnali differenziale

(Digital AquadB Output) 

Uscita

positiva

della coppia

di segnali modulo

differenziale (Shift/Sign Output) 11

Uscita

Analogica 12

(uscita seno/coseno) Uscita

Analog 13

Uscita negativa della coppia di segnali seno differenziale (uscita seno/coseno)

Uscita

analogica 14

Uscita negativa della coppia di segnali seno differenziale

Uscita positiva della coppia di segnali coseno differenziale (uscita seno/coseno)

Uscita

Uscita positiva della coppia di segnali seno differenziale (uscita

analogica

seno/coseno)

15

Terra

TAB.15.2. PINOUT DEL CAVO EX1 DI ESTENSIONE.

Nella tabella 15.2 è mostrato il pinout di default del cavo

EX1 di estensione. Paragonando questa tabella alla tabella 15.1 si nota che l’unico segnale assente su EX1 è il pin di alimentazione. Tutti i pin del segnale visibili sul connettore di estensione sono accessibili tramite il cavo di estensione.

Tipo uscite dell'encoder

Sull'uscita di HPI-3D ci sono due tipi disponibili di uscite dell'encoder: digitale (formato A-Quad-B, TTL) e analogico (formato di SinA/cosB, 1Vpp). Entrambi i tipi sono

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15

COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA disponibili allo stesso tempo sul connettore di estensione e sul cavo EX1 - si veda figura 15.4.

I bordi dei segnali numerici e dell'onda sinusoidale dell'uscita analogica appaiono sul connettore in tempo reale dopo che il movimento di un elemento ottico è stato rilevato dalla testa laser. Il ritardo fra movimento misurato ed i segnali in uscita è inferiore a 10 s.

15 FIG. 15.4. GENERAZIONE DEL SEGNALE DELL'ENCODER

I segnali in uscita hanno luogo in tempo ‘quasi’ reale con un leggerissimo ritardo dovuto alla compensazione dei parametri ambientali. Il processo è indicato schematicamente nella figura 15.5.

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COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA

Compensation unit with DSP and FPGA logic

Optical Receiver

Air Press

A quad B SinA/CosB

USB Bluetooth

mm THT1T2T3

FIG. 15.5. MECCANISMO DI COMPENSAZIONE IN TEMPO REALE

Il segnale ottico rilevato è letto dal processore principale all'interno della testa laser. Il processore riceve anche dati dai sensori ambientali (TH, T1, T2 e T3) e utilizza algoritmi avanzati per calcolare le correzioni del segnale in ingresso. I calcoli vengono eseguiti ogni 10 s. I dati da ogni sensore sono ricevuti ogni secondo.

Il valore di distanza corretto è quindi trasmesso via Il livello del tipo segnali dell'encoder dell'uscita può essere

15-9

cambiato dall'utente in Configurazione->Extension Connector>Output Standard.

15

COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA Bluetooth o USB al notebook. Allo stesso tempo il processore principale comunica con un coprocessore speciale per la generazione dei segnali tipo encoder. Il coprocessore è responsabile della aggiunta delle correzioni al segnale ottico originale e della generazione del segnale in uscita nello standard richiesto.

+90o

-90 o

A B Positive movement

Negative movement PERIOD

FIG. 15.6. SEGNALE IN USCITA - FORMATO A-QUAD-B

Il segnale digitale A-Quad-B consiste di due segnali numerici A e B spostati in fase di +90° o di -90° a seconda del senso di movimento (figura 15.6). I segnali sono standard 5V CMOS e sul connettore sono anche presenti A negato e B negato - può essere utilizzato un cavo differenziale. La RISOLUZIONE del segnale come indicato in figura 15.6 è quattro volte superiore all'Output Standard impostata in Configurazione.

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15

COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA Per esempio se Output Standard è regolato a 100 nm, il ciclo completo sulle uscite A e B sarà generato se è stato rilevato uno spostamento di 400 nm.

FIG. 15.7. SEGNALE IN USCITA - FORMATO SINA/COSB

Il segnale analogico sinA/cosB consiste di due segnali analogici sinA e cosB spostati in fase di +90° o di -90° a seconda del senso di movimento (figura 15.7). L'ampiezza dei segnali è 1Vpp single-ended e 2Vpp differenziale. I segnali differenziali sono disponibili come combinazione di segnali sinA - /sinA e cosB - /cosB. La risoluzione del segnale come indicato in figura 15.7 è quaranta volte più grande dell'Output Standard impostato in Configurazione.

Per esempio se Output standard è regolato a 100 nm, il ciclo completo sulle uscite sinA e cosB sarà generato se è stato rilevato uno spostamento di 4 m.

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15

COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA

FIG. 15.8. SEGNALE ANALOGICO DI USCITA

I driver dell'uscita forniscono solo tensioni positive, quindi è importante il valore di Metà tensione di entrambi i segnali in uscita. Questa tensione può essere impostata in Configurazione->Extension Connector->Metà tensione secondo La frequenza massima dei segnali in uscita analogici (sinA, cosB) è limitata a 2.4 MHz. La frequenza massima dei segnali in uscita digitali (A, B) è limitata a 24 MHz. le indicazioni di fig. 15.3 e dovrebbe essere superiore a 1V.

HPI-3D in un ciclo di controllo della macchina A causa del tipo segnali dell'encoder disponibili al Connettore di estensione è possibile usare il HPI-3D in un ciclo

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15

COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA di controllo della macchina. Il laser configurato con l'ottica lineare può essere utilizzato come encoder di posizione estremamente accurato.

15 FIG. 15.9. COLLEGAMENTO DELLA TESTA LASER ALLA MACCHINA

Il metodo di collegamento dipende dal tipo di input della macchina come indicato nella figura 15.9.

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CONFIGURAZIONE

16 CONFIGURAZIONE

DESCRIZIONE GENERALE Tutte le opzioni di configurazione dell'interferometro sono disponibili in Configurazione nel Menu principale o in ogni opzione di misura nei menù a tendina Modifica>Configurazione.

In Configurazione (. 15.1) l'utente può configurare il comportamento di HPI-3D durante le misure e l'aspetto del Software di HPI. Ad esempio, si può cambiare lingua. Dopo

16

l'installazione il programma si avvia nella lingua del sistema Windows installato. Altri pannelli sono usati per configurare i parametri di tutti i tipi di misure disponibili con il sistema.

Pannello Interfaccia

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CONFIGURAZIONE Nel pannello Interfaccia l'utente può forzare il software a provare a connettersi con il laser su una determinata interfaccia. Per fare questo l'utente deve scegliere la giusta interfaccia di comunicazione (USB, WiFi, Bluetooth o simulatore) e premere Ricollegare. Dopo breve tempo viene visualizzato

un messaggio

appropriato (comunicazione

avvenuta oppure no).

16 FIG. 15.1. FINESTRA DI CONFIGURAZIONE – PANNELLO INTERFACCIA

Pannello WiMeteo

16-2

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CONFIGURAZIONE Le opzioni disponibili in WiMeteo (fig. 15.2) sono usate per controllare il funzionamento del modulo wireless. È responsabile della comunicazione con i sensori ambientali e l'encoder rotativo.

FIG. 15.2. FINESTRA CONFIGURAZIONE – PANNELLO METEO

È possibile riattivare il modulo (nel caso si spegnesse casualmente) premendo WiMeteoOn o forzare i sensori a cercare un nuovo collegamento con Ricollega WiMeteo.

La riconnessione richiede solitamente fra 2 e 3 minuti.

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16

CONFIGURAZIONE

Nella sezione Sensori di WiMeteo l'utente può registrare un nuovo sensore. Scrivere nell'apposito campo l'indirizzo del sensore registrato, scegliere il numero di sensore e premere 'Registra'. Il sensore numero 0 è TH, mentre i sensori numerati 1-3 sono rispettivamente i sensori T1-T3.

Questa operazione va fatta con cautela. Scrivere l'indirizzo errato significa perdere il collegamento col sensore.

Pannello Parametri Nel pannello parametri (fig. 15.3) è possibile impostare i parametri dei componenti ottici usati. Lunghezza base è la dimensione del retro-riflettore angolare RK1. Il formato standard è 100 mm.

Coefficiente Wollaston è un parametro del prisma WP2 di Wollaston. Il coefficiente è fornito insieme a WP2. Questo campo è protetto da password per evitare modifiche indesiderate del parametro. La password è: "54321".

Errore del prisma ad angolo retto è il parametro dell'elemento master ad angolo retto REW. Il coefficiente è fornito insieme a REW. Questo campo è protetto da password per evitare modifiche indesiderate del parametro.

La password è: “54321”.

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CONFIGURAZIONE

FIG. 15.3. CONFIGURAZIONE - PANNELLO PARAMETRI

Sulla prima pagina di ogni rapporto di misura generato dal software di HPI viene stampato il logo personalizzato. Il percorso è impostato nel campo Percorso Logo. Il file deve avere il formato di file .bmp.

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CONFIGURAZIONE Parametri: Lunghezza della base, coefficiente Wollaston di base e Errore prisma angolo retto devono essere impostati correttamente dopo ogni installazione del HPI Software su un nuovo notebook o nuova cartella.

Pannello generale Il software di HPI può essere facilmente tradotto in varie lingue. Ciò può essere fatto cambiando la lingua in Lingua nel menù generale (. 15.4). Tutti i file di lingua sono in HPI_Software/Languages

e

possono

essere

aggiornati

utilizzando lngeditor.exe.

La risoluzione delle misure può essere modificata in Precisione. Per uso in laboratorio scegliere Esteso. In questo caso tutti i risultati sono visualizzati con l'accuratezza più elevata possibile. Per uso normale scegliere Normale.

16

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CONFIGURAZIONE

FIG. 15.4. CONFIGURAZIONE - PANNELLO GENERALE

L'opzione double-pass in Tipo di interferometro va scelta quando si utilizza l'interferometro a specchio piano (cosiddetto double-pass) nel percorso ottico. In tutti gli altri casi, cioè per tutti gli altri tipi di componenti ottici (retroriflettore), scegliere l'opzione single-pass.

La scelta errata del tipo di interferometro genera gravi errori di misura! Il conteggio viene raddoppiato.

Altre opzioni presenti nella pannello Generale vengono utilizzate per selezionare le unitĂ di misura.

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16

CONFIGURAZIONE

Pannello Meteo Le opzioni disponibili in Meteo (fig. 15.5) vengono utilizzate

per

ulteriore

configurazione

dei

parametri

ambientali. È possibile cambiare le unità di temperatura e pressione (unità di temperatura e unità di pressione).

16 FIG. 15.5. CONFIGURAZIONE METEO

E' possibile attivare o disattivare la misurazione automatica dei parametri selezionati in Parametri di misura.

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CONFIGURAZIONE È anche possibile cambiare la temperatura di riferimento della macchina. Come standard è impostata a 20,00 °C.

Pannello connettore di estensione

16

FIG. 15.5. CONFIGURAZIONE –CONNETTORE ESTENSIONE

Le opzioni raggruppate nella connettore di estensione pannello

(fig.

15,6)

sono

usati

per

controllare

il

funzionamento del connettore di estensione disponibile sul pannello posteriore del laser.

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CONFIGURAZIONE I segnali descritti nella connettore di estensione pannello sono disponibili sul connettore DB15 del cavo estensione (non incluso nel kit standard). La piedinatura del connettore di estensione è descritta nel capitolo Dati tecnici.

Sul lato sinistro del pannello è visibile il disegno del connettore con la descrizione delle funzionalità dei pin. La funzionalità può essere modificata con i pulsanti elenco nella parte destra del pannello. Ogni modifica deve essere approvata premendo Set. Nella parte inferiore del pannello vi sono due parametri di modifica dei segnali di uscita analogica e digitale (cioè A, B, sinA e sinB). Standard Output definisce la risoluzione dei segnali digitali (A, B) – ogni bordo del segnale digitale indica il movimento corrispondente a Standard Output.

La risoluzione delle uscite analogiche è x 40 standard Output, cioè un periodo completo del sinA o sinB segnale corrisponde alla distanza misurata x 40 standard Output.

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CONFIGURAZIONE

FIG. 15.6. SEGNALE ANALOGICO DI USCITA

L'opzione metà tensione definisce il valore medio delle uscite analogiche come mostrato in figura 15.6.

Il valore di Metà tensione deve essere compreso tra 1 V e 4 V.

Pa nnello Statistiche I dati visibili nella statistiche pannello (fig. 15.7) sono indicativi. Tempo di funzionamento del laser mostra per quanto tempo il tubo laser è stato acceso nella sua vita.

Dopo 20000 ore il laser dovrebbe essere rispedito al produttore per controllo e taratura, se non è previsto un programma di taratura specifico.

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CONFIGURAZIONE

FIG. 15.7. CONFIGURAZIONE – PANNELLO STATISTICHE

Pannello Firmware aggiornamento Il dispositivo HPI-3D è completamente definito dal software, il che significa che l'elaborazione digitale dei segnali è una parte estremamente importante. Tutti i moduli digitali interni sono disponibili attraverso l'interfaccia USB e il firmware può essere facilmente aggiornato nel pannello Aggiorna Firmware.

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CONFIGURAZIONE

FIG. 15.8. CONFIGURAZIONE – AGGIORNAMENTO FIRMWARE

Se è disponibile un aggiornamento del firmware procedere come segue: 1. Collegare la testa laser al notebook con il cavo USB 2. Avviare il Software HPI 3. Andare in Configurazione-> Aggiornamento Firmware 4. Cliccare su Open e scegliere il file firmware fornito da Feanor (con estensione Hex, .mcs, .zig o .x00) 5. Premere Programma

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CONFIGURAZIONE 6. Attendere la programmazione del dispositivo - fino a 10 minuti

Altri pannelli Altri pannelli disponibili nella configurazione sono descritti nei rispettivi capitoli:  pannello posizionamento nel capitolo 5;  pannello velocità nel capitolo 6;  pannello rettilineità nel capitolo 7;  pannello planarità nel capitolo 8;  pannello vibrazioni nel capitolo 12;  pannello Rotary Encoder nel capitolo 14.

16

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PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

17 PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

Le misure di posizione

Le misure di spostamento con l'uso di un interferometro laser permettono di ottenere una accuratezza di posizionamento di 0,4 ppm in aria e 0,02 ppm nel vuoto.

L'interferometro venne inizialmente sviluppato da A. A. Michelson

nel

1881.

Lo

schema

semplificato

dell'interferometro è mostrato in fig. 17.1.

Un raggio di luce coerente colpisce uno specchio semitrasparente. Questo specchio divide la luce incidente in due raggi. Il primo raggio si muove lungo l'asse di riferimento e viene riflesso dal riflettore Z1; Il secondo raggio si muove lungo l'asse di misura e viene riflesso dal riflettore Z2. I raggi riflessi si incontrano nuovamente sul ricevitore. Provenendo dalla stessa sorgente coerente, questi raggi sono soggetti ad interferenza. Quando il riflettore

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mobile viene

spostato, la

17

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO frequenza del raggio riflesso lungo l'asse di misura ha una variazione. Il rilevatore misura la differenza tra le frequenze dei raggi riflessi - fD (vedere fig..2.1) La misura dello spostamento è calcolata secondo

L = f D *λ= N ∗λ 2 2

(1)

Dove: N – numero di impulsi, λ - lunghezza d'onda.

Refer ence reflector

Z1

f1

Moving reflector

f1 Z

f1

f

1

Z2 Coherent light source

f1m fD

v f D = 2 f1 c Detector

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fD

fD - frequency resulting from the Doppler effect

FIG.17.1. INTERFEROMETRO DI MICHELSON.

17-3

x

17

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

La costruzione dell'interferometro Il principale svantaggio dell'interferometro di Michelson sta nel fatto che il rilevatore non è in grado di determinare se il valore di fD è negativo o positivo. Il valore della misura rilevata dallo spostamento non è dotato di segno.

Attualmente vi sono due metodi, ampiamente utilizzati, che permettono di ottenere anche l’informazione sulla direzione del movimento. A seconda del numero di frequenze dell'onda luminosa

(lunghezze

d'onda)

utilizzate

nell'interferometro, il primo metodo è chiamato omodina (una frequenza) e il secondo eterodina (due frequenze).

Nel metodo omodina, mostrato nella figura 17.2, viene utilizzato un laser polarizzato linearmente come sorgente di luce coerente. Nel caso di laser bimodale (che genera due lunghezze d'onda), una frequenza deve essere esclusa utilizzando un polarizzatore correttamente impostato. Lo splitter polarizzante divide il raggio di luce laser in due raggi polarizzati verticalmente (90°) e orizzontalmente (0°). Il primo è inviato lungo l'asse di misura e il secondo lungo l'asse di riferimento. La frequenza del raggio lungo l'asse di misura cambia secondo il movimento del riflettore che si sposta lungo l'asse. La polarizzazione dei raggi riflessi viene resa circolare con l'uso di un'ottica piana λ /4. Dopo i polarizzatori a 0° e 45° si ottengono due segnali spostati in fase. Lo spostamento di fase è +90° quando il riflettore si

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PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO muove verso la sorgente laser e -90° quando si allontana dalla sorgente laser.

Reference reflector Two perpendicular linear polarizations f2 f

Moving reflector

f1

1

Two-mode laser

f1

f2

f1

f1

Polarizing splitter

f1 m f D

f1 f1 m f D 

x

fD

f D - frequency resulting from the Doppler effect v

f = 2 f 1c D

Polarizer 0 o

Polarizer 45 o

sin

cos

Photodetectors

vertical polarization horizontal polarization polarization +45

o

polarization -45 o Pulse counter

FIG.17.2. SCHEMA A BLOCCHI DI UN INTERFEROMETRO FUNZIONANTE SECONDO IL METODO OMODINA.

Nel metodo eterodina, mostrato in figura 2.3, vengono due frequenze laser. Pertanto è necessario

17

utilizzare una sorgente laser a due frequenze, come ad esempio un laser Zeeman. Un laser bimodale non è adatto per un interferometro funzionante con il metodo eterodina,

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utilizzate

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO perché la differenza tra f1 e f2 è solitamente troppo elevata per un contatore elettronico. Il raggio di uscita di un laser Zeeman consiste di due raggi polarizzati circolarmente, uno verso sinistra ed l'altro verso destra. Un'ottica piana λ /4 cambia polarizzazione da circolare a lineare. La differenza principale tra i due metodi descritti è che in quello eterodina la frequenza del raggio di riferimento è diversa da quella del raggio di misura. La misura è ottenuta sottraendo le frequenze differenziali tra i raggi di riferimento e di misura.

Il metodo eterodina dà risultati corretti solo quando fD non supera la differenza tra le frequenze del laser, cioè: f 2 – f1. In realtà, tale differenza, risultante dall'effetto Zeeman, è di circa 1MHz. Ciò limita la velocità massima dell'asse di misura, in una determinata direzione, a 0,3 m/s. L'altro svantaggio (molto meno rilevante) del metodo eterodina è che entrambe le frequenze devono essere utilizzate per la misura, mentre nel metodo omodina la seconda frequenza può essere utilizzata per misurare un secondo asse.

17

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PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO Reference reflector

Two perpendicular linear polarizations f2

Nonpolarizing splitter



f1

Zeeman laser

f2

f2

f1 f2

f1

Polarizing splitter Two circular

f2 f1

polarizations

f2 f1 m fD

f1 m fD

x

Polarizers

f2 - f1

Moving reflector

f 2 - (f1 m f D )

fD

f D - frequency resulting from the Doppler effect f D = 2 f1

v

c vertical polarization Photodetectors Reference path

CounterCounter

horizontal polarization

Measurement path

Substractor

FIG.17.3. SCHEMA A BLOCCHI DI UN INTERFEROMETRO FUNZIONANTE SECONDO IL METODO ETERODINA.

L'influenza delle condizioni ambientali sull'accuratezza di misura Secondo l'equazione (1) l'unità di misura di un interferometro nella misura di lunghezze è la lunghezza d'onda. Dalla definizione

17-7

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17

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

v

λ= f

(2)

La lunghezza d'onda dipende dalla frequenza del laser f e dalla velocità della luce v lungo il percorso di misura. Se la misura è eseguita nel vuoto, ν = c = 3*108 m/s. La velocità della luce in un mezzo diverso dal vuoto (ad esempio aria, acqua) è inferiore, ed è descritta da

v=

c (3)

n

Dove: n – coefficiente di rifrazione.

Normalmente il coefficiente di rifrazione n è una variabile complessa o un tensore, ma per calcoli meno precisi viene semplificato in un valore costante. Il coefficiente atmosferico dipende dalla pressione P, temperatura T e umidità H. La dipendenza nT,P,H, in aria è stata determinata empiricamente da Edlén secondo la formula:

− 1 = 2,8775*10− n T ,P ,H

7

*P

1+ 10

−6

* P * (0,613 − 0,00997 *T ) 1 + 0,003661*T

n = −3,033*10−9 * H *e 0,057627*T

+ n

(4)

(5)

Dall'equazione precedente si ricava l'indice di rifrazione dipendente da T, P e H in condizioni standard (T=293K, P=1000hPa, H=50%):

17-8

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17

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO ∂n

= −0,93*10 −6

1

K

∂T ∂n = +0,27 *10− 6 1 ∂P hPa ∂n = −0,96*10−8 ∂H

1

%

Vale la pena notare che il parametro più critico è la temperatura, in quanto la sua variazione influenza il coefficiente n più dei cambiamenti di pressione atmosferica e molto più delle variazioni di umidità.

L'accuratezza degli interferometri laser Errori dovuti ai parametri ambientali La più importante fonte di errori nelle misurazioni di geometria delle macchine utensili è la temperatura (o, più esattamente,

la

variazione

della

temperatura)

della

macchina. Ad esempio, se la base della macchina è in acciaio, la lunghezza della base aumenta 11,7 m quando la sua temperatura cambia 1K. Questo mostra quanto sia importante, per misurazioni molto precise, misurare la della parte controllata della macchina e usarla

17

temperatura

per le opportune correzioni. Questo non è un compito semplice per alcune ragioni, ma la più importante è che, quando la macchina è in funzione, vi sono gradienti di

17-9

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PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO temperatura. Ciò significa che è necessario dover utilizzare più di un sensore di temperatura, e più ne vengono utilizzati, migliore è l'accuratezza di misura raggiungibile. Inoltre la forma della zona della macchina misurata può "assorbire" una parte della espansione del materiale, o la zona in questione può essere costruita con materiali di differente coefficiente di espandibilità.

Come accennato nel capitolo precedente, la temperatura influenza l'accuratezza anche perché influenza il coefficiente di rifrazione del mezzo in cui le misure sono effettuate (di solito è l'aria, ma può essere ad esempio l'acqua).

L'equazione di Edlén mostra come il coefficiente di rifrazione nell'atmosfera varia al variare della temperatura dell'aria, della pressione e dell'umidità. Gli errori dovuti alla variazione della lunghezza d'onda sono meno importanti di quelli prima menzionati, ma non possono essere trascurati.

Approssimativamente, un errore di 1 ppm (cioè 1m/m) è causato da: una variazione di temperatura dell'aria o di 1K, una variazione di pressione dell'aria di 4hPa ed una variazione di umidità dell'aria del 30%.

17

Errore dead path L'errore di dead path è associato alla variazione dei parametri ambientali durante la misurazione. Questo errore si verifica quando una parte del percorso della luce (un dead

17-10

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PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO path) non è incluso nella compensazione di temperatura (aria e di base), pressione e umidità dell'aria.

Il dead path del percorso della luce è la distanza tra l'interferometro ottico e la base (o il punto zero) della posizione di misura (L1 in figura 2.4). Sia la posizione dell'interferometro e del riflettore non cambiano. Quando vi è un cambiamento nella temperatura dell'aria, pressione o umidità, la lunghezza d'onda varia sull'intera lunghezza del percorso (L1 + L2). La lunghezza del percorso cambia anche quando varia la temperatura della base. Ma il sistema di correzione utilizzerà la lunghezza d'onda corretta solo sulla lunghezza L2 e correggerà solo questa lunghezza. La correzione non sarà effettuato su un percorso morto L. In questo modo, il sistema laser non "sposta" il punto base.

L'errore di dead path è tanto maggiore quanto maggiore è la distanza tra l'interferometro e il punto base. Questo errore

è particolarmente importante in interferometri laser dove l'interferometro è integrato nella sorgente laser, perché è molto più difficile ridurre il dead path.

17

17-11

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PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO Interferom eter Bas e point (Null point)

Reflector

Las er head

L

L2

1

Interferom eter Bas e point (Null point) Reflector Las er head

L1 L2 The correct deploym ent of the optical com ponents for reducing a dead path error FIG.17.4. UN ESEMPIO DI UN ERRORE DI DEAD PATH (PERCORSO MORTO)

Errore di coseno

Se il raggio laser non è parallelo ad un asse di misura della macchina (cioè se il percorso ottico non è correttamente regolato) si genera un errore tra di stanza misurata e quella effettiva. Questo errore è definito come errore di coseno, perché la sua grandezza dipende dall'angolo tra il raggio laser e l'asse della macchina (fig. 2.5).

Se si utilizza un'ottica piana come riflettore, il raggio laser deve essere ad esso perpendicolare. Se la macchina

17

17-12

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PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO cambia posizione dal punto A al punto B, il raggio rimane perpendicolare allo specchio, ma si muove sulla sua superficie. La distanza misurata dall'interferometro LLMS, sarà inferiore alla distanza reale LM, secondo

LLMS = LM * cosΘ

(6)

L'equazione di cui sopra è valida anche quando come riflettore viene usato un prisma riflettore a spigolo di cubo.

Las er beam Reflectors

LLMS Θ Laser head LM

Machine's m ovem ent axis

FIG.17.5. ERRATA REGOLAZIONE DEL RAGGIO COME CAUSA DI UN ERRORE DI COSENO.

L'unico modo per eliminare l'errore di coseno è eseguire una corretta regolazione del raggio laser PRIMA di eseguire la misurazione.

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17

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

Errore di Abbe

L'errore di Abbe si verifica quando,

durante le

misurazioni, la parte misurata non si muove in modo perfettamente lineare, ma avvengono movimenti angolari, che determinano una inclinazione del riflettore. L'inclinazione del riflettore è tanto maggiore quanto maggiore è la distanza tra l'asse di misura e l'asse di movimento. Questa distanza è chiamata offset di Abbe. Solo i movimenti lungo l'asse di misura sono importanti (vedi fig. 2.6). L'errore di Abbe può essere evitato solo quando non vi sono movimenti angolari del riflettore lungo l'asse di misurazione.

Reflector

Θ Measured distance

Reflector axis of m ovem ent

Real dis tance Error

FIG.17.6. UN ESEMPIO DI ERRORE DI ABBE

17-14

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A b b e o f f s e t

Axis of m eas urem ent

17

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

Errore dovuto alla stabilità del laser

Come già accennato, nelle misurazioni laser, l'instabilità della lunghezza d'onda del laser cambia direttamente la lettura dell'interferometro, ad esempio, una instabilità relativa del laser di 1 ppm (10-6), genera un errore di 1m per ogni metro di distanza misurata. Pertanto l'errore instabilità laser è importante soprattutto nelle misure nel vuoto (dove il coefficiente di rifrazione è costante) e quando viene utilizzato un laser a bassa stabilità (ad esempio un laser a semiconduttore). La stabilità delle sorgenti laser solitamente utilizzate nei sistemi di misurazione laser (laser HeNe) è di 0,02 ppm, quindi l'errore di stabilità può essere trascurato.

Altri errori

Sotto determinate condizioni, un errore significativo può

essere

dell'interferometro.

generato

dai

circuiti

Poiché l'elettronica viene

elettronici utilizzata

principalmente per il conteggio, gli errori possono essere associati sia ad un errore di conteggio (alcuni impulsi non vengono contati), che di calcolo (i calcoli sono realizzati con precisione finita, quindi con approssimazioni).

17-15

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17

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

Una sintesi dei possibili errori del sistema di misura laser Per dimostrare quali errori influenzano maggiormente l'accuratezza di un sistema di misurazione laser, mostriamo un esempio di calcolo di errori su una macchina con struttura in acciaio lunga 1 m, vedere le figure 2.7 e 2.8. Tener conto delle diverse scale sui grafici.

Laser

Envi ronment

Cosi ne

Dead path

Electronics

Unlinearities

Thermal drift

1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Positioning error [um/m]

FIG.17.7. CALCOLO DEGLI ERRORI DI UN SISTEMA DI MISURAZIONE LASER SENZA COMPENSAZIONE DEI PARAMETRI AMBIENTALI.

17

17-16

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PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

Laser

Envir onment

Cosine

Dead path

Electronics

Unlinearities

Thermal drift

1

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

Positioning error [um/m]

FIG.17.8. CALCOLO DEGLI ERRORI DI UN SISTEMA DI MISURAZIONE LASER CON COMPENSAZIONE DEI PARAMETRI AMBIENTALI.

17

17-17

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RISOLUZIONE PROBLEMI

18 RISOLUZIONE PROBLEMI

DESCRIZIONE GENERALE La risoluzione dei possibili problemi di HPI-3D è illustrato in questo capitolo sulla base di diagrammi a flusso (in lingua inglese). Il primo blocco contiene la descrizione del problema.

Problemi con la connessione tramite USB o Bluetooth I diagrammi a flusso per risolvere i problemi di connessione sono mostrati in figura 16.1 – connessione fallita e nella figura 16.2 – connessione interrotta.

18 18-1

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RISOLUZIONE PROBLEMI Connection failed

Is the laser head powered?

N

Power on the head

Y

Y

Is the USB connection desired?

Restart HPI Software

and PC?

Is the USB cable connected to laser and PC?

Y

N

Is the USB cable connected to laser

N

N

Y

Disconnect USB cable

Connect USB cable

Is the right device

number chosen on

Restart HPI Software

Is the right device

Y

the splash screen?

number chosen on

the splash screen?

N

N

Restart HPI Software

Power off laser head

Restart HPI

Restart HPI

Software and choose the right device number

Software and choose the right device number

Wait 10 second

Power on laser head

Restart HPI Software

FIG.16.1. FLOWCHART CONNESSIONE ASSENTE

18 18-2

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RISOLUZIONE PROBLEMI

FIG.16.2. FLOWCHART CONNESSIONE INTERROTTA

Problemi con la connessione con sensori wireless Gli schemi a flusso per la risoluzione dei problemi di connessione con uno o più sensori sono mostrati in figura 16.3.

18-3

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18

RISOLUZIONE PROBLEMI Sensor(s) not visible

Was the power plug of the laser inserted for more than 4 minutes?

N

Wait 4 minutes Y

Are some sensors Y

N

visible?

Unplug USB cable (if applicable)

Unscrew the top cap of the non-working sensors and check/replace the battery

Power off laser head

Did the sensor diode blinked on during closing the top cap?

Y Enter Configuration->WiMeteo option in HPI_Software

Wait 10 second

Plug in USB cable (if applicable)

N

Check the battery

Power on laser head

Press WiMeteo Reconnect

button Restart HPI Software

Wait 4 minutes

FIG.16.3. FLOWCHART PROBLEMI DI CONNESSIONE DEI SENSORI

Problemi con misure lineari Gli schemi a flusso per risolvere i problemi di laser e

stabilizzazione sono presentati nelle figure 16.4 e 16.5.

18-4

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18

RISOLUZIONE PROBLEMI Laser does not measure

Does the laser stabilise?

N Wait until laser stabilises

Y

Y

Y

Align properly optical path

Is the diode on the top of the laser yellow?

Is the diode on the top of the laser green?

Y

In the HPI Software enter Main Menu and return to Display menu

N Does the laser measure?

Is the diode on the top of the laser blinking?

N

N

Y

Restart HPI Software

OK Y

Switch the laser on

N

Wait until laser stabilises

Does the laser measure?

Close HPI Software Y Power off laser head OK Wait 10 second

Power on laser head

Start HPI Software

FIG.16.4. FLOWCHART: IL LASER NON MISURA

18 18-5

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RISOLUZIONE PROBLEMI

FIG.16.5. GRAFICO DI PROBLEMA LASER NON STABILIZZA

18 18-6

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DATI TECNICI

19 19 DATI TECNICI

Specifiche

Misura

Intervallo

Risoluzione

Accuratezza 0,4 m/m

Distanza

0 – 30 m

100 pm

(senza compensazione)

Velocità

0 – 7 m/s

0.25 m/m

0,1 %

Angolare

0 – 3600 arcsec

0,04 arcsec

 0,2 %

0,02 m (per Misura di rettilineità (con ottiche angolari) Misura di rettilineità

0 – 15 m

basetta da 100

1%

mm) 0–6m

0.1 m

0 – 15 m

0,02 m (per

Intervallo

basetta da 100

verticale 2 mm

mm)

(10 + 10 * L) m

(con ottica 3D)

Planarità

19-1

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 0,5 %

DATI TECNICI 0.3 – 9 m

Misurazione della

Wollaston)

 1 %(0.50.15L2)

0.1 m

Intervallo

rettilineità (con prisma

m

verticale fino a 30 mm

Ortogonalità

 1000 arcsec

0,4 arcsec

 720 

0,04 arcsec

Misure di rotazione

 1 %  (1,5 arcsec)  0,2 %

L = lunghezza asse in metri

Sorgente laser (testa) Laser HeNe con stabilizzazione della

Tipo di laser

frequenza

Tempo di preriscaldamento

circa 5 min 632,990566 nm

Lunghezza d'onda (nel vuoto)

632,992031 nm  0,005 ppm

Accuratezza lunghezza d'onda

 0,001 ppm (1 ora)

Stabilità di breve periodo

900 – 1000 µW

Potenza in uscita Diametro del raggio

8 mm

Distanza tra raggio in uscita e in

12,7 mm

ingresso Dimensioni sorgente laser

45x70x245 mm

Peso netto Classe sicurezza

1500 g Laser classe 2 secondo PN-91/T-06700

Uscite testa laser - analogiche Tipo del segnale

SinA/CosB

Livello di tensione

1 Vpp

Risoluzione del segnale

19-2

Predefinito dall'utente:

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19

DATI TECNICI da 40nm/ transizione a 200ď‚ľm/ transizione con step 40nm/transizione Frequenza massima del segnale

2.5 MHz

Uscite testa laser - digitali, tipo 1 Tipo del segnale

A quad B

Livello di tensione

5 V differential CMOS

Risoluzione del segnale

Predefinito dall'utente: da 1nm/transizione a 5ď‚ľm/ transizione con step 1nm/transizione

Frequenza massima del segnale

25 MHz

Uscite testa laser - digitali, tipo 2 Tipo del segnale

Spostamento/segno

Livello di tensione

5 V differential CMOS

Risoluzione del segnale

Predefinito dall'utente: da 0.1nm/pulse a 5um/pulse con step 0.1nm/pulse

Larghezza di impulso

5 ns

Frequenza massima del segnale

100 MHz

Uscite testa laser - pinout del connettore di estensione Tipo del connettore

19-3

Hirose Connector LX40-20P

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19

DATI TECNICI

CL No. CL245-0017-0 Nr. pin

Funzione

1.

24V alimentazione

2)

Digital IO

Riservato ad uso futuro

3.

Digital IO

Riservato ad uso futuro

4.

Digital IO

Riservato ad uso futuro

5.

Digital IO

Riservato ad uso futuro

6.

Digital IO

Riservato ad uso futuro

7.

Digital IO

Riservato ad uso futuro

8.

Digital IO



Uscita negativa della coppia di segnali differenziali B (uscita digitale AquadB)



Uscita negativa della coppia di segnali differenziali Sign (spostamento/segno prodotto)

9.

Digital IO



Uscita negativa della coppia di segnali differenziali A (uscita digitale AquadB)



Uscita positiva della coppia di segnali modulo differenziale (Shift/Sign Output)

10.

Digital IO



Uscita positiva della coppia di segnali differenziali B (Digital AquadB Output)



Uscita positiva della coppia di segnali differenziale (Shift/Sign Output)

11.

Digital IO



Uscita positiva della coppia di segnali differenziale (Digital AquadB Output)



Uscita positiva della coppia di segnali modulo differenziale (Shift/Sign Output)

12.

13.

5V Supply Uscita

analogica 14. analogica

19-4

Uscita negativa della coppia di segnali coseno differenziale (uscita seno/coseno)

Uscita

Uscita negativa della coppia di segnali seno differenziale (Sine/Cosine Output)

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19

DATI TECNICI 15.

Uscita

Uscita positiva della coppia di segnali coseno differenziale

analogica

(Sine/Cosine Output)

16.

Uscita analogica

Uscita positiva della coppia di segnali seno differenziale (Sine/Cosine Output)

17.

GND

18.

GND

19.

GND

20.

GND

Condizioni di lavoro 0 – 35 C

Intervallo di temperatura

10 – 90 % (non condensante)

Intervallo di umidità

Alimentazione Tensione

90-230 VAC, 50-60 Hz 100 W (durante il preriscaldamento)

Consumo 15 W (in condizioni di lavoro)

Interfaccia notebook Tipo 1

USB 2.0

Velocità di trasmissione

3125000 bps (VCOM)

Tipo 2

Bluetooth 2.0 + EDR

Connessione

Point-to-Point (pico net)

Frequenza

2.400 to 2.4835 GHz

Potenza in trasmissione

19-5

Max 18 dBm (Classe 1)

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19

DATI TECNICI Sensibilità Rx

-86 dBm tipico

Copertura

Fino a 25m

Compensazione dei parametri ambientali Compensazione lunghezza d'onda Manuale

Parametri ambientali inseriti manualmente via tastiera

Automatica

Con impiego dell'unità di compensazione ambientale - (ECU).

Parametri dell'unità di compensazione ambientale wireless- (ECU) Temperatura dell'aria

Intervallo 0 – 50 C, accuratezza 0,15 C

Temperatura della base

Intervallo 0 – 50 C, accuratezza 0,1 C

Pressione atmosferica

Intervallo 940 – 1060 hPa, accuratezza 1 hPa

Umidità dell'aria

Intervallo 10 – 90 %, accuratezza 10 %

Costanti di tempo

Temperatura 8 s, pressione 2s, umidità 20 s

Dimensioni

φ50x55 mm

Peso netto

150 g

Compensazione del materiale della base macchina Manuale

Temperatura del basamento inserita manualmente da tastiera

Automatica

Utilizzando da 1 a 3 sensori di temperatura

Sensore di temperatura

Pt-1000

Costante di tempo

5s

Peso netto

19-6

150 g

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19

DATI TECNICI

I nostri prodotti sono soggetti ad un continuo sviluppo e miglioramento. Con riserva di modifiche tecniche senza preavviso.

19-7

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19

INDICE

20 INDICE

20 A

C

Abbe error, 17-14

Change, 8-15, 8-17, 8-20

Acceleration, 12-6, 13-14

CNC path generation, 5-8, 5-9

Accuracy, 5-1, 5-14, 5-30, 14-1, 14-12, 14-19, 17-2,

Compensation table, 5-12

17-7, 17-9, 17-10, 17-16, 19-2, 19-6, 19-7

Configuration, 3-22, 3-27, 3-29, 3-30, 3-33, 5-17,

Air temperature, 3-12, 5-3, 6-2, 7-2, 7-6, 8-2, 9-2,

5-24, 5-30, 5-36, 6-1, 6-10, 6-11, 7-14, 7-15, 8-9, 8-10, 9-9, 9-10, 10-8, 10-9, 11-8, 11-9,

10-3, 11-3, 12-2, 13-2, 13-6, 13-9, 19-6 analog outputs, 16-11

12-1, 12-9, 12-10, 13-1, 14-2, 14-14, 14-17,

Angular Interferometer, 3-14, 7-2, 8-1, 9-2, 10-2, 11-

14-20, 14-24, 15-1, 16-1, 16-2, 16-3, 16-5, 16-

2, 13-5, 14-2, 14-4

7, 16-8, 16-9, 16-12, 16-13, 16-14

Angular positioning, 14-1, 14-4 Angular Retro-reflector, 3-14, 7-2, 7-17, 7-18, 8-1, 9-

connection, 3-20, 3-22, 3-27, 13-12, 16-4, 181, 18-3, 18-4

2, 10-2, 11-2, 13-5, 14-2, 14-4

Copy to clipboard, 6-10, 7-17, 8-9, 9-9, 10-7, 11-

autocollimator, 7-1

7, 12-9, 13-15

Automatic point capture, 5-24, 14-17

Correct target value, 5-24, 14-16

Automatic points generate, 5-25, 14-17

Cosine error, 17-12

Axis Scale, 5-34, 14-23

D

B Dead path error, 17-10

Base length, 7-14 Base temperature, 3-12, 6-2, 7-2, 7-3, 7-6, 7-9, 82, 8-4, 9-2, 10-3, 10-4, 11-3, 11-4, 12-2, 13-3, 13-6, 13-9, 14-2

diaphragm, 4-7, 8-14, 8-15, 8-16, 8-17, 8-18, 819, 8-20 digital, 3-24, 5-26, 13-13, 14-18, 16-10, 16-12, 19-3

Digits, 3-24 Base temperature sensor, 6-2 battery, 3-17, 3-24 Beam alignment, 4-2 Beam Benders, 8-2

Bluetooth connection, 3-16

20-1

displacement measurements, 17-2 Display, 3-22, 3-23, 3-24, 3-31, 4-3, 6-5, 7-11, 8-5, 9-5, 10-5, 11-4, 12-5, 13-11 Distance, 12-6, 13-14, 19-1, 19-2

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INDICE Dynamic measurements, 13-1

Linear positioning, 5-6 Linear retro-reflector, 3-11, 5-3, 6-2, 12-2, 13-2

E

Logo path, 16-6

M

ENVIRONMENT, 3-8, 3-24, 19-6 Error Table, 5-26, 14-18

Machine data, 6-7, 6-8, 7-13, 8-7, 8-8, 9-7, 9-8, 10-7,

Excel, 3-25 Extension Connector, 3-16

10 -8, 11-7, 11-8, 12-7, 13-14, 13-15 Machine error limits, 5-14, 14-12 Magnetic holder, 3-13, 5-3, 6-2, 7-2, 7-5, 8-2, 9-2, 10-

F

3, 11-3, 12-2, 13-2, 13-6, 13-8, 14-2

FFT analysis, 12-6

Main Menu, 3-22,

firmware, 16-12, 16-13 Firmware, 16-12, 16-13

3-23, 5-6, 5-27, 6-5, 7-11, 8-

5, 9-5, 10-4, 11-4, 12-5, 13-11, 14-6, 14-9, 14-18 Manual Capture, 5-24, 5-30, 5-31, 14-17, 14-19, 14-

G

20 Manual point capture, 5-24, 9-6, 14-17

G-code, 5-8

Max Acceptable Error, 14-15

H

Measurement, 1-3, 1-1, 3-25, 3-26, 3-29, 4-7, 5-3, 57, 5-13, 5-16, 5-18, 5-23, 5-24, 5-26, 5-30, 5-31, 6-

heating up, 3-23

1, 6-11, 7-2, 7-14, 7-19, 7-20, 8-1, 8-11, 8-12, 8-

heterodyne, 17-4, 17-5, 17-6, 17-

21 , 8-22, 9-1, 9-6, 9-10, 10-1, 10-9, 10-12, 10-13,

7 homodyne, 17-4, 17-5, 17-6

11 -1, 11-9, 11-11, 11-12, 11-13, 12-2, 12-10, 13-2, 13 -16, 14-2, 14-9, 14-11, 14-13, 14-14, 14-16, 14-

I

18 , 14-19, 14-20, 19-1

IK1, 3-14, 7-2, 7-3, 8-1, 8-3, 8-14, 9-2, 10-2, 11-2,

measurement cycle, 5-32, 14-21, 14-22 Mid voltage, 16-11

13-5, 13-6, 14-2, 14-4

mirror, 3-14, 3-33, 8-14, 8-17, 8-18, 8-19, 8-20, 8-21,

IL1, 3-12, 3-28, 5-3, 5-4, 6-2, 12-2, 13-2

17 -2, 17-13

Interferometer type, 16-7

O

L Output standard, 16-10

Language, 16-6 Laser head, 3-11, 12-2, 13-2, 19-2

P

Laser Head, 1-3, 3-15, 3-17, 3-23, 3-27, 3-28, 4-3, 46, 4-7, 4-9, 5-3, 6-1, 7-2, 7-5, 8-1, 8-14, 8-15, 8-16,

8-17, 8-18, 8-19, 8-20, 9-2, 10-2, 11-1, 11-2, 13-5, 13-8, 14-2, 14-4, 19-2, 19-3

parallelism measurement, 11-1 parallelism measurements, 11-1, 11-3, 11-4, 119, 11-11 Pendulum, 5-18

laser interferometer, 17-9, 17-

Pilgrim Effective, 5-18

11 Laser stability error, 17-15

Pilgrim Standard, 5-18

Laser work time, 16-11 Linear interferometer, 3-12, 5-3, 6-2, 12-2, 13-2

Pitch, 7-12, 7-19, 8-21, 9-1, 9-2, 9-3, 9-4, 9-5, 9-6, 97, 9-9, 9-10, 10-12, 11-12

20-2

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INDICE Point capture after, 14-15

SO1, 3-15

points capture, 5-28, 14-19

Software installation, 3-2

Points from list, 5-25, 14-17

splash screen, 3-19, 3-20

Points from List, 5-13, 5-16, 14-10, 14-13

Squareness, 7-14, 19-2

Points Interval, 14-16

squareness measurement, 10-1

Positioning, 5-1, 5-4, 5-6, 5-8, 5-13, 5-16, 5-17, 5-23,

squareness measurements, 10-1, 10-3, 10-4, 10-9, 10-

5-25, 5-32, 14-9, 14-10, 14-11, 14-13, 14-14, 14-16, 14-18, 14-21

12

Power Button, 3-19

status bar, 3-24, 5-28, 14-19 Status Bar, 3-27, 3-29

power down mode, 3-17

Stop After Cycle, 5-28, 14-19

Power Supply, 3-11, 3-15, 3-17, 5-3, 6-1, 7-2, 7-5, 8-1,

Stop after each cycle, 5-24, 5-32, 14-16, 14-21

9-2, 10-2, 11-2, 12-2, 13-2, 13-5, 13-8, 14-2, 19-5

Straightness, 7-1, 7-11, 7-12, 7-13, 7-18, 8-11, 8-13, 9-1, 9-9, 10-10, 11-10, 19-1

Precision, 16-6 Pressure unit, 16-8

straightness measurements, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, 7-5, 7-6,

Print, 5-34, 6-7, 6-8, 7-13, 7-15, 7-21, 8-7, 8-8, 8-12,

7-7, 7-8, 7-13, 7-17, 8-1, 8-14, 8-15, 8-18, 8-19,

8-22, 9-8, 10-6, 10-7, 10-12, 10-13, 11-6, 11-7,

8-20, 10-1, 10-3, 10-11, 11-1, 11-3, 11-12, 13-5,

11-12, 11-14, 12-8, 13-14, 14-23

13-6, 13-7, 13-8, 13-9, 13-10, 13-11 Straightness measurements, 7-1

problems, 3-22, 18-1, 18-3, 18-4

Strobe, 3-12, 3-17, 5-3, 5-24, 6-2, 7-2, 7-5, 7-21, 8-2,

R

8-22, 9-2, 9-6, 9-10, 10-3, 10-13, 11-3, 11-13, 13-2, 13-5, 13-8, 14-2, 14-17

Reconnect, 16-2

T

Recording mode, 3-31

Reference temperature, 3-29,

Technical Data, 3-16

16-9 Report, 5-33, 14-22

temperature compensation, 19-6, 19-7

Reset, 5-27, 14-18

Temperature unit, 16-8

Resolution, 3-26, 19-1

Tripod, 3-11, 3-15, 5-3, 6-2, 7-2, 7-6, 8-2, 9-2,

retro-reflector, 3-26, 5-4, 5-31, 6-3, 7-3, 7-5, 7-17, 7-19, 7-20, 7-21, 8-15, 8-17, 8-20, 8-22, 9-3, 10-2, 10-13, 11-2, 11-13, 12-3, 12-11, 12-12,

10-3, 11-3, 12-2, 13-2, 13-6, 13-9, 14-2 troubleshooting, 3-22, 18-1

13-3, 13-7, 13-8, 13-16, 14-21, 17-11, 17-14

U

RK1, 3-14, 7-2, 7-3, 7-14, 8-1, 8-3, 9-2, 9-3, 10-2, 11-2, 13-5, 13-6, 13-7, 14-2, 14-4

Uninstall, 3-10

RL1, 3-11, 3-23, 3-28, 5-3, 5-4, 6-2, 6-3, 12-2,

USB, 3-9 USB cable, 3-15, 5-3, 6-2, 7-2, 7-5, 8-2, 9-2, 10-

12-3, 13-2, 13-3 rotary encoder, 3-28, 14-1, 14-2, 14-4, 14-6, 14-

3, 11-3, 12-2, 13-2, 13-5, 13-8, 14-2 USB connection, 3-15

7, 14-8, 16-3

V

S Sign, 3-26, 19-3, 19-4 Simulator, 3-20, 16-2

20-3

Velocity, 3-27, 3-28, 6-1, 6-2, 6-3, 6-5, 6-11, 12-6, 13-14, 19-1

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INDICE Y

Velocity measurements, 6-1, 6-2, 6-3 Velocity plot, 6-5

Yaw, 7-12, 7-19, 8-21, 9-1, 9-2, 9-3, 9-4, 9-5, 9-6, 9-

Velocity value table, 6-5 Vibration measurements, 12-1, 12-2, 12-3 , 13-2, 13-3

7, 9-9, 9-10, 10-12, 11-12

Vibrations, 5-30, 12-5, 14-15, 14-20

Z

W

ZK1, 3-14, 8-14, 8-16, 8-17, 8-18, 8-19

WiMeteo, 16-3, 16-4 Wollaston, 7-1, 7-5, 7-6, 7-7, 7-11, 7-12, 10-1, 10-2, 10-3, 10-9, 10-11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-9, 11-11, 13-8, 13-14, 16-5

20-4

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