WM | RS-C - Misurazione ottica della rugosità a corta coerenza

Oltre alla precisione dimensionale e alla deviazione posizionale, la rugosità sta diventando sempre più l'obiettivo dell'assicurazione della qualità nella produzione di componenti. Le proprietà funzionali e le strutture delle superfici dei componenti devono essere controllate per garantire proprietà come la tenuta, la lubrificazione, l'attrito o il comportamento all'usura. Pertanto, anche le strutture microscopiche sono sempre più misurate nell'ambiente CMM e caratterizzate con l'aiuto di parametri di rugosità.

Pubblicato in inVISION nel settembre 2020

Tuttavia, i noti parametri di rugosità basati sul profilo Ra e Rz forniscono solo informazioni limitate a causa del metodo di calcolo. Pertanto, è necessario ricavare dai dati di misurazione anche parametri orientati alla funzione, che si basano sull'analisi della distribuzione del materiale (ad esempio Rk, Rpk e Rvk), e considerare anche parametri 3D (ad esempio Sa o Sz). Questi ultimi hanno un chiaro vantaggio rispetto al principio di misurazione basato sul profilo delle sonde tattili, grazie alla misurazione bidimensionale e alla migliore valutazione statistica. Questo è uno dei motivi per cui l'ottica sta guadagnando sempre più consenso nelle applicazioni industriali.

Per tenere conto di questa tendenza nell'ambiente delle macchine di misura, è vantaggioso non solo determinare le deviazioni di forma e di posizione, ma anche essere in grado di valutare la qualità della superficie al microscopio nell'ambito dei processi di misura automatizzati. Con l'aiuto delle CMM, viene creato un riferimento 3D al pezzo o al processo di produzione e quindi un riferimento alla geometria del componente. Il nuovo sensore WENZEL WM | RS-C è ideale per questo settore di applicazione.

Figura 1: Interferometro a luce bianca WM | RS-C per misurare la rugosità e le microstrutture in dettaglio

Per la misurazione ottica non distruttiva delle topografie, il sensore ha interessanti punti di forza unici: Il WM | RS-C è un interferometro di misurazione areale con risoluzione FULL HD (1920 X 1080), che combina l'estrema risoluzione verticale di un interferometro (nella gamma dei nanometri) con un'estrema risoluzione laterale di soli 55 nm (obiettivo 100X). Il sensore può essere azionato con un azionamento piezoelettrico o un attuatore esterno e può risolvere otticamente le microstrutture più fini fino al limite fisico di diffrazione. Strutture così fini non possono essere rilevate di gran lunga con sonde di misura distruttive a causa della pressione hertziana e del filtraggio del profilo morfologico (causato da raggi di punta relativamente grandi della sonda da 2 a 5 µm). Questo fatto rende il sensore interessante per numerose applicazioni, come la misura di superfici rettificate, lucidate, lappate o levigate. Le applicazioni della tecnologia dei semiconduttori, la produzione di wafer, la microstrutturazione tecnica e la tecnologia medica completano la gamma di utilizzo del sensore, anche in aree di applicazione molto esigenti. Grazie al principio di misurazione bidimensionale, il sensore permette anche una valutazione statistica delle superfici molto migliore rispetto ai sistemi di misurazione tattile. Questa conoscenza sta gradualmente guadagnando l'accettazione nelle applicazioni industriali e sta anche influenzando la standardizzazione della rugosità, per esempio (ad esempio la standardizzazione dei parametri di rugosità 3D).

Il WM | RS-C permette la misurazione e l'esportazione di topografie, nuvole di punti e mesh STL triangolate con più di 4 milioni di triangoli per singola misurazione. I dati di misurazione possono essere forniti in un tempo di misurazione inferiore a 30 secondi. Infine, le analisi di rugosità 2D e 3D secondo la norma DIN EN ISO vengono eseguite specificamente sulla base dei dati di misurazione e i parametri di rugosità vengono emessi come rapporto.

Figura 2: Rappresentazione esemplificativa di superfici microscopiche misurate con il nuovo sensore di rugosità WENZEL WM | RS-C. In alto a sinistra: Standard di rugosità superfine. In alto a destra: standard di regolazione della profondità (standard di scanalatura con una profondità di 75 nm). In basso a sinistra: Alluminio a terra. In basso a destra: scala di vetro con struttura periodica.

Un'altra caratteristica speciale del WM | RS-C è la sua dimensione, ottenuta ottimizzando il percorso del fascio: Il sensore non è più grande di uno smartphone standard e, grazie all'interfaccia Gigabit Ethernet conforme al settore, può essere adattato rapidamente e facilmente alle CMM esistenti. I nuovi algoritmi di valutazione consentono di misurare anche in presenza di vibrazioni della macchina o dell'ambiente, il che promette un enorme potenziale, soprattutto nell'ambiente di produzione. Ciò consente di utilizzare il sensore su macchine di misura come WENZEL LH, WENZEL CORE o su bracci robotici in officina. Grazie all'adattamento opzionale alla CMM, è anche possibile stabilire un riferimento di coordinate globale tra la topografia microscopica e il sistema di coordinate della macchina o del pezzo. Di conseguenza, sono possibili anche applicazioni multisensore in diversi intervalli di scala.

Oltre agli aspetti tecnici, il software di controllo e valutazione del WM | RS-C è un altro elemento centrale nell'uso pratico del sensore: il sensore viene gestito con il software WM | PointMaster. Questo fornisce il proprio modulo per l'acquisizione dei dati e il controllo dei sensori. Il software include anche un proprio strumento di rugosità e valutazione, che può essere usato per analizzare le superfici per la rugosità secondo gli standard. Con l'aiuto del software, sezioni di profilo e curve spline possono essere definite interattivamente sulla superficie. Di conseguenza, sono possibili analisi di rugosità che vanno ben oltre le valutazioni puramente lineari. Gli standard implementati includono DIN EN ISO 16610 (per il filtraggio conforme agli standard), DIN EN ISO 4287 (per il calcolo dei parametri di rugosità come Ra e Rz), così come DIN EN ISO 13565 (per il calcolo dei parametri basati su Abbott come Rk, Rvk e Rpk). Inoltre, le analisi delle nuvole di punti misurate o delle mesh STL (per esempio di micro superfici) sono possibili senza restrizioni.