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In den mehr als 30 Jahren, seit Dr. Lau den Laser Tracker erfunden hat, sind sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug an Fertigungsstandorten in vielen verschiedenen Branchen auf der ganzen Welt geworden. Laser Tracker bieten portable Messungen für die Prüfung und Verifizierung von Teilen, die Ausrichtung von Baugruppen, die Kalibrierung von Maschinen und vieles mehr mit einer Genauigkeit auf KMG-Niveau. Laser Tracker haben die Qualitätsprüfungsprozesse revolutioniert und ermöglichen es, komplexere Designs mit höheren Geschwindigkeiten und engeren Toleranzen zu produzieren und auf den Markt zu bringen.

In diesem Artikel erklären wir Ihnen, wie diese wichtigen Messinstrumente für die dimensionelle Messtechnik funktionieren. Im Wesentlichen verwandeln Laser Tracker die sie umgebende Umgebung in eine 3-Achsen-Koordinatenebene, in der der Tracker als Ursprungspunkt dient, wobei die X-, Y- und Z-Werte alle Null sind.

Der Tracker ist in der Lage, Punkte in allen 360 Grad des Raums um ihn herum horizontal und 138 Grad vertikal zu messen. Diese Koordinatenebene erstreckt sich 80 m vom Tracker in alle Richtungen, und für den Radian Laser Tracker von API gibt es keinen Mindestabstand zum Messen. Der Tracker ist in der Lage, Punkte in dieser Ebene innerhalb einer Handvoll Mikrometer zu messen, abhängig von der Entfernung.

Sehen Sie hier ein Video (in englischer Sprache) wie ein Laser Tracker funktioniert:


Um diese Messungen durchzuführen, stützt sich der Laser Tracker auf drei Hauptkomponenten: den Laser, den vertikalen und horizontalen Encoder und die Software zur Datenanalyse.

Der Laser

Die erste und offensichtlichste Komponente des Laser Trackers ist der Laser selbst. Der Laser wird aus einem Hauptausgang im Tracker zu einem Ziel gesendet, das den Strahl reflektiert und an den Tracker zurücksendet.Diese Laser, wie der Helium-Neon-Laser der Klasse II, den Radian verwendet, senden bis zu 1000 Punkte pro Sekunde aus, und die Geschwindigkeit dieser Punkte, kombiniert mit der Zeit, die sie für die Rückkehr zum Tracker benötigen, ist die Art und Weise, wie der X-Wert der linearen Distanz berechnet wird. Je schneller der Punkt zurückkehrt, desto kürzer ist die Distanz und umgekehrt.

Um die Genauigkeiten zu erreichen, die für Qualitätsmessungen in den heutigen Fertigungsanlagen erforderlich sind, muss der Laser bei seiner optimalen Temperatur arbeiten. Die Gründe dafür haben wir in anderen Beiträgen über die Aufwärmzeit behandelt. Zusätzlich zu dieser Aufwärmzeit ist der Tracker mit einer Wetterstation ausgestattet, die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Höhe und andere Umweltfaktoren 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 Laserinterferometern zur geradlinigen Maschinenkalibrierung (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 Target angetrieben.

Wie wir in unserem Beitrag zu dem SMR beschrieben haben, reflektiert das Target den ankommenden Laser zum Zentrum seines Eckwürfelreflektors und sendet den Laser von dieser Position aus zurück. Diese Encoder berechnen die Unterschiede in der Y- und Z-Position und teilen dem Motor mit, wie weit er die Laserwelle bewegen muss, um diesen neuen Mittelpunkt auf dem Ziel zu treffen. Und aufgrund der Anzahl der Punkte, die der Laser aussendet, finden diese Positionskorrekturen jede Tausendstelsekunde statt. Die von diesen Encodern aufgezeichneten Winkel werden mit der linearen X-Distanz kombiniert, die von der Rücklaufzeit des Lasers aufgezeichnet wird, um den genauen Punkt des Ziels im Raum in Bezug auf den Tracker zu finden und zu bestimmen.

Zusätzlich zu diesen Encodern gibt es zwei weitere interne Mechanismen, die dem Tracker helfen, sowohl die Verbindung mit dem Target als auch genaue Positionsmessungen 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 gerichtet sind. Sollte der Strahl auf dem Weg zum Target unterbrochen werden, kann der Tracker mit Hilfe der Kamera das Target im Raum lokalisieren und mit Hilfe der Encoder und des Motors den Laser zurück zum Target steuern. Schließlich verfügt der Tracker über eine interne Nivellierung, die es ihm ermöglicht, einen nicht perfekt ebenen Boden zu kompensieren oder genaue SMR-Messungen durchzuführen, wenn er horizontal oder kopfüber montiert ist.

Die Software

Da der Tracker nun die X-, Y- und Z-Werte eines beliebigen Punktes innerhalb seines Messbereichs genau ermitteln kann, ist die dritte Hauptkomponente, die Messsoftware, das, was der Tracker benötigt, um Punkt- oder dynamische Scan-Messungen durchzuführen und einen Bericht der Daten zu erstellen. Über eine drahtlose oder Ethernet-Datenverbindung werden die von Tracker und Messobjekt 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 einen einfachen Solo-Betrieb einzustellen oder einen dynamischen Scan einzurichten, um die Höhe von bestimmten Merkmalen zu messen. Es können auch spezifische Messprogramme zur Überprüfung der Ausrichtung oder der Rechtwinkligkeit gewählt werden.

Sobald die Messungen abgeschlossen sind, können die Daten in der Software angezeigt und mit den 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 Laser Tracker durch die Verwendung von drei Hauptkomponenten ihres Aufbaus in der Lage sind, unglaublich hohe Leistungsstandards zu erfüllen. Der Laserstrahl sendet tausend Punkte pro Sekunde zu einem Target und berechnet die Rückkehrzeit für die lineare Entfernung. Die Encoder berechnen den Rücklaufwinkel, um den Motor in die richtige Position zu bringen, um dem Ziel zu folgen, und zeichnen dabei Y- und Z-Wertänderungen auf. Und die Messsoftware präsentiert diese Daten dem Bediener, der damit Punkt- oder dynamische Abtastmessungen vornehmen, die Ergebnisse mit einem Entwurf vergleichen und einen Bericht erstellen kann, um das Teil zu akzeptieren oder nachzubearbeiten.

Die Radian Laser Tracker von API sind die kleinsten, leichtesten und genauesten Laser Tracker auf dem Markt. Klicken Sie hier, um mehr über sie und ihre Anwendungen in allen wichtigen Fertigungsindustrien zu erfahren.

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