Dans les systèmes de mesure de précision modernes tels que les machines de mesure vidéo (VMM), les systèmes de mesure optiques et les équipements d'inspection dimensionnelle de haute précision, le système de retour d'information des axes X/Y joue un rôle essentiel dans la détermination de la précision et de la répétabilité des mesures.
Les deux solutions de retour d'information de position les plus couramment utilisées dans l'industrie sont la règle optique en verre et la règle magnétique en métal. Chacune repose sur un principe de fonctionnement différent et est conçue pour des environnements d'application distincts.
1. Principe de fonctionnement d'une échelle optique en verre
Une règle optique en verre se compose d'un substrat en verre à faible dilatation thermique, de réseaux de diffraction de précision et d'une tête de lecture optique. Son principe de fonctionnement repose sur l'effet de franges de Moiré et la conversion photoélectrique.
Lorsque la tête de lecture projette de la lumière sur le réseau, deux motifs périodiques se superposent et génèrent des signaux lumineux et sombres alternés. Au fur et à mesure que la platine se déplace, ces signaux sont convertis en données de déplacement par le capteur.
Dans les systèmes de mesure de précision et les machines à mesurer verticales, les règles en verre offrent :
Précision de positionnement répétitive élevée, adaptée aux mesures au niveau du micron
Capacité d'interpolation performante pour une résolution plus élevée
Structure sans contact pour une stabilité à long terme
Par conséquent, les échelles optiques en verre sont largement utilisées dans les systèmes VMM de qualité métrologique, les plateformes d'inspection et les équipements de mesure de laboratoire.
Cependant, elles nécessitent un environnement propre et stable, car la poussière, l'huile et les chocs mécaniques peuvent affecter leurs performances optiques.
2. Principe de fonctionnement d'une balance magnétique métallique
Une balance métallique, également appelée système de balance magnétique, utilise un substrat métallique à codage magnétique. La détection de la position est réalisée par variation du champ magnétique.
Lors du déplacement, la tête de lecture détecte les variations des signaux magnétiques et les convertit en données de position.
Les principales caractéristiques sont les suivantes :
Forte résistance aux huiles, à la poussière et à la contamination industrielle
Haute résistance mécanique aux vibrations et aux chocs
Installation plus facile grâce à une tolérance d'alignement plus élevée
Les règles métalliques sont couramment utilisées dans les machines CNC, les équipements d'automatisation et les systèmes de contrôle de mouvement industriels.
Cependant, dans les applications VMM de haute précision, leur résolution et leur stabilité à long terme ne sont généralement pas préférées à celles des échelles optiques.
3 Différences au niveau du système
Les balances en verre et en métal ne sont pas des technologies concurrentes, mais des solutions conçues pour répondre à des exigences d'ingénierie différentes.
Échelle optique en verre : Priorité à la haute précision et à la constance des mesures
Balance magnétique métallique : Priorité à la fiabilité industrielle et à l’adaptabilité environnementale
L'une est optimisée pour une précision métrologique, tandis que l'autre est conçue pour une robustesse industrielle.
4 Sélection dans les systèmes VMM
Dans les systèmes VMM, le système de retour de mouvement fonctionne de concert avec le système d'imagerie optique pour former une boucle de mesure fermée.
Pour les applications d'inspection de haute précision, de métrologie et de contrôle qualité, on utilise généralement des règles optiques en verre pour garantir un positionnement stable et répétable de la platine.
Dans les environnements de production ou les conditions industrielles difficiles, les balances magnétiques métalliques peuvent être sélectionnées en fonction des exigences environnementales telles que la poussière, les vibrations et les variations de température.
5 facteurs affectant la précision des mesures
La précision de la mesure ne dépend pas uniquement de la balance. Elle résulte de multiples facteurs liés au système, notamment :
Rigidité mécanique de la platine XY
Dilatation thermique et dérive de température
Stabilité de la distorsion et de l'éclairage des lentilles optiques
Algorithmes de détection de contours subpixel
Par conséquent, la balance n'est qu'un élément essentiel du système de mesure global.
6 Conclusion
Les règles optiques en verre et les règles magnétiques en métal jouent des rôles différents dans les systèmes de mesure de précision.
Les règles en verre sont privilégiées dans les machines à mesurer tridimensionnelles et les équipements de métrologie exigeant une répétabilité et une stabilité élevées. Les règles métalliques conviennent mieux à l'automatisation industrielle et aux machines-outils où la robustesse environnementale est primordiale.
Le choix approprié dépend des exigences de l'application, et non d'une comparaison directe des spécifications.