In den mehr als 30 Jahren, seit Dr. Lau den Laser Tracker erfunden hat, sind sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug an Produktionsstandorten in vielen verschiedenen Branchen auf der ganzen Welt geworden. Lasertracker bieten tragbare Messungen für die Inspektion und Überprüfung von Teilen, die Ausrichtung von Baugruppen, die Maschinenkalibrierung und vieles mehr bei Genauigkeiten auf KMG-Ebene. Lasertracker haben die Qualitätsprüfprozesse revolutioniert, sodass komplexere Konstruktionen mit höheren Geschwindigkeiten und engeren Toleranzen hergestellt und auf den Markt gebracht werden können.
In diesem Artikel „Wie es funktioniert“ wird erläutert, wie diese wichtigen Teile der dimensionalen Messgeräte funktionieren. Im Wesentlichen verwandeln Lasertracker die Umgebung um sie herum in eine 3-Achsen-Koordinatenebene, in der der Tracker als Ursprungspunkt dient, wobei die X-, Y- und Z-Werte alle Null sind.
Der Tracker kann Punkte in allen 360 Grad des Raums horizontal und 138 Grad vertikal messen. Diese Koordinatenebene erstreckt sich 80 m vom Tracker in alle Richtungen, und für den Radian Laser Tracker von API gibt es keinen Mindestmessabstand. Der Tracker kann je nach Entfernung Punkte in dieser Ebene innerhalb einer Handvoll Mikrometer treffen.
Um diese Messungen durchzuführen, stützt sich der Laser Tracker auf drei Hauptkomponenten: den Laser, die vertikalen und horizontalen Encoder sowie die Software für die Datenanalyse.
Der Laser Die erste und offensichtlichste Komponente des Laser Trackers ist der Laser selbst. Der Laser wird von einem Hauptport im Tracker zu einem Ziel gesendet, das den Strahl reflektiert und zum Tracker zurückgibt. Diese Laser senden, wie der Helium-Neon-Laser der Klasse II, den Radian verwendet, bis zu 1000 Punkte pro Sekunde aus, und die Geschwindigkeit dieser Punkte in Kombination mit der Zeit, die sie benötigen, um zum Tracker zurückzukehren, entspricht dem X.
Der Wert des linearen Abstands wird berechnet. Je schneller der Punkt zurückkehrt, desto kürzer ist der Abstand und umgekehrt.
Um die für Qualitätsmessungen in heutigen Produktionsstätten erforderlichen Genauigkeiten zu erreichen, muss der Laser bei seiner optimalen Temperatur arbeiten. Wir haben die Gründe dafür in anderen Stücken behandelt, in denen es um die Aufwärmzeit geht. Zusätzlich zu dieser Aufwärmzeit ist der Tracker mit einer Wetterstation ausgestattet, die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Höhe und andere Umgebungsfaktoren überwacht, die die Form des Laserstrahls beeinflussen und die Messergebnisse verfälschen können.
Die vertikalen und horizontalen Encoder
Die zweite Hauptkomponente des Trackers sind die vertikalen und horizontalen Encoder. Diese EL- (vertikal) und AZ- (horizontal) Encoder unterscheiden den Tracker von anderen geradlinigen Maschinenkalibrierungslaserinterferometern (wie dem XD-Laser von API). Sie ermöglichen es dem Tracker, einem Ziel durch vertikale Änderungen entlang der Z-Achse und horizontale Änderungen entlang der Y-Achse zu folgen. Diese Bewegungen werden alle durch die Kommunikation des Trackers mit dem Ziel gesteuert.
Wie wir in unserem Artikel „Wie es funktioniert – SMRs“ besprochen haben, reflektiert das Ziel den ankommenden Laser in die Mitte seines Eckwürfelreflektors und bringt den Laser von dieser Position zurück. Diese Encoder berechnen die Unterschiede in der Y- und Z-Position und teilen dem Motor mit, wie weit die Laserwelle bewegt werden muss, um diesen neuen Mittelpunkt auf dem Ziel zu erreichen. Und aufgrund der Anzahl der Punkte, die der Laser aussendet, finden diese Positionskorrekturen alle tausendstel Sekunden statt. Die von diesen Codierern aufgezeichneten Winkel werden mit dem linearen X-Abstand kombiniert, der durch die Rückkehrzeit des Lasers aufgezeichnet wird, um den genauen Raumpunkt des Ziels in Bezug auf den Tracker zu finden und zu kennzeichnen.
Zusätzlich zu diesen Encodern gibt es zwei weitere interne Mechaniken, die dem Tracker helfen, sowohl die Verbindung zum Ziel als auch genaue Positionsablesungen aufrechtzuerhalten. Der Tracker verfügt über eine hochauflösende Kamera oder Kameras im Fall des Radian Pro, die in die gleiche Richtung wie der Laserstrahl nach außen zeigen. Falls der Strahl auf dem Weg zum Ziel unterbrochen wird, kann der Tracker das Ziel mit seiner Kamera im Weltraum lokalisieren und mit den Encodern und dem Motor den Laser zurück zum Ziel treiben. Schließlich verfügt der Tracker über eine interne Ebene, die es ihm ermöglicht, nicht perfekt ebenen Boden auszugleichen oder genaue SMR-Messungen durchzuführen, wenn er horizontal oder verkehrt herum montiert ist.
Die Software
Nachdem der Tracker die X-, Y- und Z-Werte eines beliebigen Punkts innerhalb seines Messbereichs genau finden kann, benötigt der Tracker die dritte Hauptkomponente, die Messsoftware, um Punkt- oder dynamische Scan-Messungen durchzuführen und einen Bericht über die Daten zu erstellen . Über eine drahtlose oder Ethernet-Datenverbindung werden die vom Tracker und Ziel erfassten X-, Y- und Z-Werte an die Software übertragen. Der Tracker-Bediener kann diese Software dann verwenden, um bestimmte Punkte entlang einer Messung aufzuzeichnen, ein Messintervall für eine einfache Solo-Bedienung festzulegen oder einen dynamischen Scan einzurichten, um die Höhe bestimmter Merkmale zu messen. Es können auch spezielle Messprogramme ausgewählt werden, um die Ausrichtung oder Winkelwinkligkeit zu überprüfen.
Nach Abschluss der Messungen können die Daten in der Software angezeigt und mit CAD-Daten verglichen werden, und es kann ein Fehler- oder Abnahmebericht erstellt werden. Die Software enthält auch Programme zur schnellen Überprüfung der Genauigkeit des Trackers, die zu Beginn jedes Messaufbaus ausgeführt werden sollten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Lasertracker in der Lage sind, unglaublich hohe Leistungsstandards zu erfüllen, indem sie drei Hauptkomponenten ihres Designs verwenden. Der Laserstrahl sendet tausend Punkte pro Sekunde an ein Ziel und berechnet die Rücklaufzeit für die lineare Entfernung. Die Encoder berechnen den Rückstellwinkel, um den Motor in die richtige Position zu bringen, um dem Ziel zu folgen, und zeichnen dabei Änderungen des Y- und Z-Werts auf. Die Messsoftware präsentiert diese Daten dem Bediener, der damit Punkt- oder dynamische Scanmessungen durchführen, die Ergebnisse mit einem Entwurf vergleichen und einen Bericht erstellen kann, um das Teil zu akzeptieren oder zu überarbeiten.
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