Il principio di funzionamento fondamentale di una macchina di misura video (VMM) consiste nell'acquisire un'immagine del pezzo in lavorazione tramite un sistema di imaging ottico, per poi utilizzare un software per estrarre i contorni dei bordi dall'immagine e calcolare le dimensioni in base alla posizione dei bordi stessi. Pertanto, la precisione del rilevamento dei bordi determina direttamente l'affidabilità dei risultati di misurazione. Nell'intera catena di misurazione, il metodo di illuminazione è uno dei fattori più significativi che influenzano il rilevamento dei bordi.
1. Principi fondamentali del rilevamento dei bordi
Il "bordo" misurato da un VMM è essenzialmente la posizione nell'immagine in cui il contrasto chiaro-scuro subisce un brusco cambiamento. Il software identifica il punto di flesso di questo cambiamento di contrasto tramite algoritmi e lo definisce come il confine fisico dell'elemento. Tuttavia, la posizione di questo punto di flesso non è fissa: dipende dalla distribuzione di luminosità che si forma quando la luce colpisce il pezzo, e diversi metodi di illuminazione producono distribuzioni di luminosità notevolmente diverse, facendo sì che lo stesso elemento risulti misurato con dimensioni diverse.
2. Applicabilità e limiti dei diversi metodi di illuminazione
I metodi di illuminazione comunemente utilizzati nei VMM includono principalmente l'illuminazione anulare, la retroilluminazione (illuminazione di contorno) e l'illuminazione superficiale, ognuno adatto a diversi scenari di misurazione.
La luce anulare illumina la superficie del pezzo in lavorazione da un angolo circoscritto alla lente, risultando adatta per la misurazione dimensionale generale di elementi planari e per l'osservazione di difetti superficiali. Tuttavia, per elementi con smussi o bisellature, i raggi obliqui della luce anulare producono riflessi sulla superficie smussata, causando uno spostamento della posizione del bordo. Prendendo come esempio la misurazione del diametro di un foro smussato: quando la luce anulare illumina direttamente dall'alto, i riflessi dalla superficie smussata fanno sì che il bordo del foro si espanda verso l'esterno, e la posizione del bordo estratta dal software risulta maggiore del diametro reale del foro.
La retroilluminazione (luce di contorno) illumina il pezzo dal basso verso l'alto e la lente cattura la sagoma proiettata del pezzo. Il bordo in questo caso rappresenta il vero confine fisico di proiezione del pezzo, fornendo risultati di misurazione più precisi, particolarmente adatti per fori passanti, contorni esterni e caratteristiche simili. Tuttavia, la retroilluminazione non può catturare informazioni sulla superficie superiore del pezzo, rendendola inadatta per fori ciechi, incavi e altre caratteristiche che richiedono l'imaging della superficie.
La luce di superficie (luce radente) illumina la superficie del pezzo con un angolo ridotto, ideale per migliorare il contrasto di dettagli fini come linee incise e testi microlavorati. Per superfici lucidate ad alta riflettività, la luce anulare crea ampi punti luminosi sulla superficie, impedendo l'estrazione dei bordi; in questi casi, la luce di superficie radente o i filtri polarizzatori per sopprimere la riflessione speculare possono migliorare efficacemente il contrasto dei bordi.
3. Impatto delle condizioni del modulo di illuminazione sulla coerenza
Oltre alla scelta del metodo di illuminazione, anche le condizioni operative del modulo di illuminazione stesso influiscono sulla coerenza delle misurazioni. I VMM utilizzano generalmente sorgenti luminose a LED e, con l'aumentare del tempo di funzionamento, i singoli LED possono subire un degrado della luminosità o un guasto, con conseguente distribuzione non uniforme della luminosità sul campo visivo. Questa non uniformità fa sì che la stessa caratteristica produca risultati di misurazione diversi a seconda dell'orientamento ed è spesso difficile da rilevare direttamente, potendo essere facilmente attribuita erroneamente alla rettilineità delle guide o a problemi del sistema ottico.
Alcuni modelli presentano design specifici per il controllo della sorgente luminosa. Prendendo ad esempio il JATEN JTDIM , questo modello è dotato di un sensore di luminosità integrato che monitora la luminanza della sorgente luminosa in tempo reale ed esegue una compensazione automatica, attenuando in una certa misura la deriva di luminosità causata dall'invecchiamento dei LED. Inoltre, ilJATEN JTDIM incorpora un sistema di controllo della sorgente luminosa a LED programmabile, sviluppato internamente, che consente di preimpostare e regolare parametri di illuminazione come la luminosità per diversi scenari di misurazione, contribuendo a mantenere condizioni di rilevamento dei bordi stabili su diversi pezzi. Il JTDIM-200 utilizza un design di illuminazione a LED multi-angolo, che sfrutta raggi provenienti da diverse angolazioni per ridurre i riflessi superficiali e migliorare la visibilità dei contorni, risultando adatto a pezzi di vari materiali e finiture superficiali.
4. Raccomandazioni per l'utilizzo
In pratica, il metodo di illuminazione dovrebbe essere scelto in base al tipo di elemento da misurare: la retroilluminazione dovrebbe essere la prima scelta per fori passanti e contorni esterni; la luce anulare per elementi superficiali e dimensioni planari; e la luce radente o i filtri polarizzatori per superfici altamente riflettenti. Inoltre, è opportuno controllare regolarmente lo stato di funzionamento del modulo della sorgente luminosa e sostituire tempestivamente i LED usurati o guasti per evitare deviazioni di misurazione nascoste causate da un'illuminazione non uniforme. La registrazione standardizzata dei parametri di illuminazione contribuisce inoltre a migliorare la comparabilità dei risultati di misurazione tra lotti e periodi di tempo diversi.
Per maggiori dettagli, visita il sito: https://www.jatentech.com/products/video-measuring-machine