Profilomètre optique 3D sans contact

PROFILOMÈTRE OPTIQUE 3D^TM – système pour les mesures 3D sans contact de surface et d'épaisseur

Le NOVACAM^TM PROFILOMÈTRE OPTIQUE 3D^TM est un profilomètre optique 3D sans contact (profileur de surface) à fibre optique qui offre :

Mesures 3D d'une précision de l'ordre du micron
- Géométrie dimensionnelle – Paramètres GD&T
- Mesure de la rugosité
- Détection de défauts – fissures, rayures
- Mesure de l'épaisseur des matériaux semi-transparents
Option de numériser même les surfaces difficiles d'accès : La sonde à vision latérale balaie l'intérieur des alésages et d'autres espaces restreints, une sonde à vision frontale est également disponible
Sondes à base de fibres faciles à intégrer avec des platines de précision, des MGC tierces, des machines à commande numérique ou des robots pour prendre en charge la fabrication en flux continu à haut volume
Inspection automatisée entièrement configurable.

Notamment, la même sonde peut être utilisée pour mesurer les dimensions, la rugosité, les défauts et/ou l'épaisseur.

Vue d'ensemble

Aperçu des caractéristiques et des avantages

Mesures

Optique, sans contact, non destructif
Vitesse élevée : jusqu'à 100 000 mesures de points 3D par seconde
Résolution de l'ordre du micron, excellent rapport S/B
Caractérisation de la surface et du sous-sol en 2D et 3D
Dimensions, rugosité, défauts, épaisseur
Profilométrie à longue course

Imagerie

Profils de surface
Coupes transversales
Images volumétriques

Sondes à base de fibres

Inspecter l'intérieur des alésages, des tubes et des crevasses
Polyvalence pour l'inspection en ligne à grande vitesse

Avantages

Large gamme de matériaux: métal, plastique, polymères, verre, revêtements métalliques, silicone, adhésifs ; réfléchissants, transparents, semi-transparents, spéculaires, non spéculaires
Large gamme de surfaces : les objets mesurés peuvent être fixes ou en mouvement, solides ou liquides, et comprendre des intérieurs d'alésages et de tubes, des extérieurs de cylindres, des formes sphériques concaves ou convexes
Les sondes de petit diamètre permettent d'effectuer des mesures l'intérieur des alésages et des tubes de petit diamètre
Mesure des motifs à rapport d'aspect élevé : dépouilles, perçages transversaux, chanfreins, rayures, filetages, gorges de joints toriques et arêtes
Temps de cycle d'inspection réduit : jusqu'à 100 000 mesures par seconde, chacune représentant un point topographique 3D
Polyvalence de l'installation : Les sondes sans contact fonctionnent jusqu'à 1 m de la surface et à plusieurs mètres de l'interféromètre.
Balayage continu et de longue duréeLes points de suture ne sont pas nécessaires dans la région
Options flexibles pour l'évaluation des pièces inspectéesLes caractéristiques mesurées peuvent être comparées aux dessins CAO ou à un ensemble d'emplacements, de valeurs nominales et de tolérances défini par l'utilisateur.
Définition et exécution simples de l'analyse: La séquence de balayage est définie une fois en apprenant au système à l'aide d'un joystick. La séquence de balayage peut ensuite être exécutée en appuyant sur un bouton.
Des rapports automatisés qui font gagner du temps: À la suite d'un balayage, des rapports "go-no-go" peuvent être produits et les résultats peuvent être enregistrés d'une manière compatible avec les mécanismes standard de l'industrie.
Facilement intégrable dans des configurations de laboratoire, d'atelier ou d'inspection entièrement automatisées : des sondes peuvent être montées sur des tables XY, sur des mécanismes de balayage multi-axes, à l'intérieur de centres d'usinage, au-dessus de bandes en mouvement, sur des têtes de robots, etc.
Adaptable aux environnements hostiles : radioactif, très chaud, cryogénique, vide, etc.
Aucun consommable n'est nécessaireLes sondes optiques n'entrent pas en contact avec les échantillons mesurés et ne s'usent donc pas comme les sondes à contact
Connexion USB pour le transfert de données de l'interféromètre au PC ou à l'ordinateur portable
Option de multiplexage de plusieurs sondes avec un seul interféromètre pour un retour sur investissement (ROI) supplémentaire

Applications

Applications métrologiques

Mesures typiques

Mesures dimensionnelles: geometric dimensioning and tolerancing (GD&T) parameters
Épaisseurfilms monocouches ou multicouches, revêtements
Rugosité de la surface: caractérisation de surface, planéité et plus encore
Perte de volumeusure des composants ou autres dommages
Caractéristiques à rapport d'aspect élevé: marches, trous, rainures, canaux
Espaces difficiles d'accès: intérieurs d'alésages, de tubes à petite ouverture, etc.
Profilométrie en milieu hostileradioactif, cryogénique, très chaud
Profils à longue course
Épaisseur des matériaux non transparents

Métrologie et imagerie 3D pour l'industrie et la R&D

Contrôle de la qualité
Inspection en ligne de la production en 3D, GD&T
Contrôle statistique des processus CSP
R&D

Exemples d'applications

Industrie électronique : mesures géométriques des rainures de plateaux CMP, mesure de l'épaisseur et du bord du verre, géométrie des plaquettes
Aéronautique : aubes de turbine de réacteur
Automobile : arbres de transmission, essieux, filets, cannelures, engrenages, dents d'entraînement
Secteur des instruments médicaux : tubes, intérieurs de tiges d'implants, sections optiques de lentilles intraoculaires
Secteurs biomédical et chimique : flacons, identifiants de contenants cylindriques
Industrie de la défense : tonneaux, alésages, alésoirs, mandrins, mèches, blocs de matrices
Pièces tubulaires en usinage de haute précision, perçage, moulage par injection, impression 3D, fabrication additive, moulage, matrices d'extrusion

Galerie

Logiciel

Logiciel système

Le système de PROFILOMÈTRE 3D OPTIQUE est livré avec le logiciel d'acquisition de données haute performance NOVACAMqui est PC Windows^®-Basé sur la technologie et convivial pour la programmation par balayage.

Logiciel d'acquisition de données NOVACAM

Le système génère simultanément 3 ensembles de données à partir du même balayage: Nuage de points 3D, image de l'intensité lumineuse et image de la hauteur. Les images de hauteur et d'intensité lumineuse facilitent la détection des défauts. Le format de fichier STL est également disponible.

Exemple des 3 ensembles de données générés à partir du même balayage : 1) nuage de points 3D (vue du haut) visualisé dans un inspecteur PolyWorks, 2) image de hauteur, 3) image d'intensité.

Pour une analyse GD&T complète des pièces mesurées, une solution clé en main est disponible avec PolyWorks Inspector.^TM le logiciel de métrologie qui peut être acheté avec le système.

Les rapports "go-no-go" sont facilement programmés et automatisés.

Exemple de rapport GD&T automatisé avec succès et échec

Les utilisateurs bénéficient de fonctionnalités telles qu'une comparaison visuelle rapide (carte de déviation) des mesures acquises sur la pièce par rapport aux tolérances prédéfinies ou à la CAO de la pièce.

Analyse des données de mesure 3D avec PolyWorks Inspector

Visualisation des données de numérisation peut être réalisée en important les données dans divers logiciels tiers de visualisation et d'analyse numérique, tels que PolyWorks Inspector, Geomagic, ImageJ, SolidWorks, Octave, MatLab, Mathematica, IDL ou IGOR Pro.

Obtenir des mesures spécifiques à l'application à partir du nuage de points 3D est disponible par le biais d'une sélection de logiciels internes et tiers. Novacam prend en charge les options suivantes :

	Logiciel interne Novacam	Logiciels tiers, tels que
Mesures dimensionnelles (paramètres GD&T)		PolyWorks Inspector (solution clé en main) Geomagic
Rugosité et analyse de surface		TrueSurf, MountainsMap
Épaisseur
Bavardage (vibration)
Perte de volume
Défauts	Développé sur mesure*
* Novacam offre la possibilité de créer des programmes personnalisés de traitement des données, d'établissement de rapports et de détection des défauts en fonction des besoins du client.

Une interface de programmation d'applications (API) est disponible pour les intégrateurs de systèmes et les équipementiers. pour s'adapter à une grande variété d'applications en ligne et hors ligne. Les résultats exportés peuvent être intégrés dans des enregistreurs de données et des logiciels SPC.

Composants du système

NOVACAM^TM PROFILOMÈTRE OPTIQUE 3D^TM est un système modulaire composé de 1) une sonde optique à vision latérale ou frontale, 2) MICROCAM^TM interféromètre, 3) un poste d'inspection, 4) un PC et, facultativement, 5) un matériel de multiplexage (non représenté sur le schéma).

Les capacités d'inspection du profilomètre optique 3D sont déterminées conjointement par ses composants :

1) Sonde optique

Les sondes optiques à vision frontale et latérale NOVACAM existent en plusieurs tailles et longueurs standard et peuvent également être fabriquées sur mesure. Les sondes peuvent être montées sur diverses tables de translation ou installées à côté d'une surface en mouvement pour acquérir de longs profils.

Exemples de sondes

(cliquez sur l'image pour un gros plan)

Sondes de profilomètre 3D optique Novacam

Caractéristiques de la sonde standard*

Type de sonde	Diamètre de la sonde (mm)	Distance maximale d'éloignement (mm)	Taille de spot typique (µm) **	Longueur de la sonde (mm)
Sonde exploratoire	17.8	68	2,2 à 23	50-300***
Sonde à vision latérale	0.55	0.5	4 - 25
	1.05	1
	2.4	1.3
	3.05	4.8
	4.6	15
	17.8	54
Des sondes sur mesure avec des diamètres non standard (tels que ø8,8 ou ø30,5 mm), des longueurs, des tailles de spot et des angles de faisceau lumineux (différents du standard de 90°) ou pour des températures extrêmes, des pressions élevées ou d'autres environnements hostiles sont fabriquées sur demande. Largeur à mi-hauteur (FWHM) **La longueur maximale de la sonde peut être limitée par des contraintes mécaniques. Des sondes allant jusqu'à 2 m de long ont été construites.

2) Interféromètre MICROCAM

L'interféromètre Microcam fournit la source lumineuse à la sonde optique et traite le signal optique reçu de la sonde.

Modèles d'interféromètres MICROCAM

	MICROCAM-3D		MICROCAM-4D
Caractéristiques générales
Technologie	interférométrie à faible cohérence
Longueur d'onde de la lumière	1310 nm, infrarouge
Taille du boîtier de l'interféromètre (profondeur x largeur x hauteur)	Boîtier rackable 4U 445 x 445 x 178 mm
Mesures sans contact
Profondeur de champ	dépend des paramètres sélectionnés pour la sonde, voir tableau "Caractéristiques standard de la sonde" ci-dessus
Options de plage de profondeur de balayage *	3,5 mm	7 mm	5 mm
Taux d'acquisition (balayage A)	2,10 kHz	1,05 kHz	100 kHz
Résolution axiale (axe Z)	< 0,5 µm
Taille du point lumineux (résolution latérale [axe XY])	2,2 - 146 µm, en fonction des paramètres de la sonde, voir tableau "Caractéristiques standard de la sonde" ci-dessus
Distance d'éloignement	0,5 - 100 mm pour les sondes standard jusqu'à 1 m pour les sondes non standard
Répétabilité	< 1 µm
Mesures d'épaisseur
Plage de mesure de l'épaisseur (dans l'air, IR = 1,0)	10 µm - 3,5 mm	10 µm - 7 mm	20 µm - 5 mm
Matériaux typiques pour les mesures d'épaisseur	verre, polymères, films multicouches, revêtements, plastiques, silicone, liquides, spéculaires ou non spéculaires
Réflectivité de l'échantillon	0.1 - 100%
*Un axe de déplacement mécanique est disponible pour augmenter encore la profondeur de balayage maximale.

3) Station d'inspection

Les configurations des stations d'inspection dépendent de l'application et peuvent être fournies par Novacam. Le dispositif de fixation de la pièce n'est pas inclus.

Pour l'inspection en laboratoire et en atelier, les stations d'inspection par profilomètre comprennent généralement le déplacement de la sonde sur 1, 2 ou 3 axes. Des tables en granit sont disponibles en option et sont recommandées pour certaines applications.

Pour l'inspection industrielle en ligne automatisée, les sondes profilométriques peuvent être intégrées à des platines de précision, des MMD (machines à mesurer tridimensionnelles) tierces, des machines CNC (commande numérique par ordinateur) ou des robots afin de prendre en charge la fabrication à flux continu en grand volume.

4) PC, moniteur et joystick

Le profilomètre est fourni avec un PC (doté du logiciel d'acquisition NOVACAM), un moniteur, une souris et un joystick.

5) Contrôleur(s) de mouvement

Les contrôleurs de mouvement sont inclus. Selon le nombre d'axes de mouvement supplémentaires requis, le(s) contrôleur(s) de mouvement est (sont) logé(s) dans un boîtier rackable de 2U, 3U ou 4U.

6) Matériel pour la prise en charge du multiplexage (en option)

Des commutateurs optiques sont disponibles pour multiplexer jusqu'à 8 sondes sur un seul interféromètre MICROCAM. Les sondes multiplexées peuvent être utilisées une à la fois. Cette option apporte un retour sur investissement (ROI) supplémentaire à de nombreuses installations.

Informations complémentaires

Configuration standard du système

Une configuration standard du système PROFILOMÈTRE 3D OPTIQUE comprend :

Interféromètre MICROCAM-3D
Choix de
- 1 sonde frontale standard ⌀17,8 mm
OU
- 1 sonde latérale standard de ⌀ 4,6 mm (pour un diamètre intérieur jusqu'à 300 mm (12″) de profondeur)
Station d'inspection à 2 axes et contrôleur de mouvement à 2 axes
Réglage manuel de la hauteur de la sonde
PC avec logiciel d'acquisition NOVACAM
1 an de garantie

Sécurité des instruments

Les systèmes MICROCAM sont dotés d'un pointeur laser rouge (longueur d'onde de 650 nm) intégré à la sonde à des fins d'alignement.
Les systèmes MICROCAM sont des produits laser de classe 1M, avec < 20 mW dans l'infrarouge et < 5 mW du pointeur laser à l'intérieur de la sonde.

Les profilomètres MicroCam sont des produits laser de classe 1M

FAQ

Qu'est-ce qu'un profilomètre optique 3D ?

Un profilomètre optique 3D (ou profileur de surface optique) mesure la topographie d'une surface à l'aide de la lumière plutôt que d'un stylet de contact, et produit une carte 3D de la surface. Le système OPTICAL 3D PROFILOMETER de NOVACAM utilise l'interférométrie à faible cohérence et des sondes à fibre optique pour mesurer les dimensions, la rugosité, les défauts et l'épaisseur des couches semi-transparentes avec une précision micrométrique.

L'OPTICAL 3D PROFILOMETER peut-il mesurer à l'intérieur d'alésages ou d'autres espaces restreints ?

Oui. Les sondes à visée latérale balaient l'intérieur des alésages et d'autres surfaces difficiles d'accès; des sondes à visée frontale sont également disponibles.

Quel est l'avantage d'utiliser un profilomètre sans contact par rapport à un profilomètre à contact pour la mesure de rugosité ?

Les systèmes de mesure de rugosité sans contact offrent des avantages importants par rapport aux systèmes de mesure avec contact :

- aucun risque d'endommager les surfaces comme cela arrive souvent avec les stylets de palpage par contact

L'image en intensité lumineuse du rugosimètre montre clairement les traces laissées par le palpeur de contact

- pas besoin de consommables coûteux – les sondes optiques ne s'usent pas lors de la mesure
- pas besoin d'arrêts coûteux pour remplacer les sondes de contact usées.

Le système de profilomètre optique 3D est-il facile à utiliser ?

Oui. La séquence de balayage (recette) peut être programmée à l'aide d'un joystick et peut être rappelée ultérieurement en appuyant sur un bouton.

Le système peut-il fonctionner directement dans l'atelier de production ?

Oui, le système est parfaitement adapté à l'inspection en laboratoire et en atelier. Des installations en ligne et robotisées sont possibles. Les sondes sans contact peuvent même être configurées pour fonctionner dans des environnements hostiles tels que des environnements extrêmement chauds, cryogéniques ou radioactifs.

Le profilomètre optique 3D peut-il nous fournir des mesures et des rapports automatisés ?

Oui.

Le profilomètre optique 3D peut-il mesurer des pièces présentant des caractéristiques à grand rapport d'aspect telles que des fentes ou des trous borgnes ?

Oui, en fonction de la géométrie des éléments à numériser. Diverses surfaces courbes et caractéristiques à fort rapport d'aspect ont été numérisées. Des étages de déplacement peuvent être ajoutés à la configuration si nécessaire.

Le profilomètre optique 3D peut-il être utilisé pour mesurer l'épaisseur d'un revêtement ?

Oui, si le revêtement est semi-transparent à la lumière infrarouge et a une épaisseur optique de 20 µm ou plus (épaisseur optique = épaisseur physique * indice de réfraction).

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