Os sistemas de inspeção óptica e a laser podem resolver defeitos, condições de borda, características de superfície e erros de posição que equipamentos de produção convencionais podem não detectar. Seu desempenho, entretanto, não é determinado apenas por câmeras, lasers, sistemas ópticos, codificadores ou software. A plataforma estrutural abaixo desses componentes deve preservar o alinhamento enquanto o sistema se move, aquece, esfria e opera em um ambiente de produção real.
Componentes de granito de precisão personalizados são amplamente usados em inspeção óptica automatizada (AOI), metrologia a laser, inspeção de semicondutores, imagens industriais, manuseio de wafers e sistemas de movimento de alta-resolução. Um design adequadobase de granito, ponte, guia ou acessório fornece uma referência geométrica estável para toda a cadeia de medição. O granito é especialmente relevante quando são necessárias baixa vibração, resposta térmica controlada, geometria-de longo prazo e resistência à corrosão. O granito é comumente selecionado na indústria óptica pela estabilidade dimensional, amortecimento de vibrações e resistência térmica. reitz-natursteintechnik
A chave não é simplesmente encomendar um bloco de granito. O componente deve ser projetado em torno do caminho óptico do sistema de inspeção, arquitetura de movimento, cargas, orçamento de precisão, controles ambientais e sequência de montagem.
Comece com o requisito de medição
A primeira questão de projeto deveria ser: o que o sistema deve medir ou inspecionar e que erro estrutural é aceitável no ponto de medição?
Em um sistema de deslocamento a laser, alguns mícrons de movimento relativo entre o sensor, o alvo e o eixo de movimento podem afetar os resultados. Em uma plataforma AOI de grande-formato, a planicidade local, a retilineidade do trilho, o alinhamento-da câmera ao-estágio e as condições de suporte podem influenciar a consistência da imagem. Para medição interferométrica, a estabilidade do caminho do feixe pode ser mais importante do que a simples capacidade de carga estática.
Os engenheiros devem definir o volume de trabalho necessário, a precisão do posicionamento, a repetibilidade, o desvio permitido, o tempo de ciclo, a massa móvel e a faixa de temperatura ambiente. A componente estrutural pode então ser concebida para apoiar essas metas.
Um erro comum é especificar o granito apenas pelas dimensões gerais e planicidade. Isso deixa questões importantes sem resposta: Qual superfície é o dado mestre? Onde serão instalados os trilhos e as balanças do codificador? Quais áreas precisam de precisão lapidada? Quais cargas serão aplicadas às pastilhas? Como a base será apoiada, transportada, levantada e calibrada?
Esses detalhes devem ser estabelecidos antes do início da usinagem final. Alterações nos locais das pastilhas roscadas ou nos pontos de referência das guias após o acabamento de precisão podem criar custos desnecessários e riscos de cronograma.
A estabilidade térmica é um problema do sistema
Os sistemas de inspeção ópticos e a laser são sensíveis à expansão diferencial. A preocupação não é apenas a temperatura ambiente média. Fluxo de ar irregular, calor dos módulos de iluminação, motores lineares, componentes eletrônicos e equipamentos de processo próximos podem criar gradientes locais que dobram ou distorcem lentamente uma estrutura.
O granito tem expansão térmica relativamente baixa e baixa condutividade térmica. Isto significa que tende a responder mais lentamente às mudanças locais de temperatura do que muitas estruturas metálicas. Seu comportamento térmico é um dos motivos pelos quais o granito de precisão continua sendo um material prático para equipamentos de metrologia, plataformas ópticas e bases de máquinas de alta{2}}precisão. A orientação do setor para estruturas de suporte óptico também enfatiza que mudanças não{4}}uniformes de temperatura podem entortar uma estrutura durante longos períodos de tempo e recomenda controlar o ambiente enquanto projeta a estrutura para ser menos sensível à temperatura-. Nova Iorque
Essa vantagem não elimina o gerenciamento térmico. Grandes componentes de granito ainda podem desenvolver gradientes, especialmente onde trilhos de metal, suportes de motor, trilhos de cabos ou equipamentos de laser de alta potência estão concentrados em um lado. Bons projetos colocam as principais fontes de calor longe de pontos de referência críticos sempre que possível, permitem um roteamento sensato de cabos e abrem espaço para sensores de temperatura e estratégias de compensação.
A correspondência de materiais também é importante. Inserções-de aço inoxidável, suportes de alumínio, trilhos de aço e granito se expandem de maneira diferente. Seu projeto de junta deve evitar forçar o estresse térmico no granito ou mover uma interface de precisão quando a temperatura operacional muda.
Controle a vibração antes que ela chegue à óptica
A óptica de alta-resolução pode reagir a vibrações que são quase imperceptíveis para os operadores. Tráfego de pedestres, máquinas-ferramentas adjacentes, bombas, ventiladores, sistemas de ar-comprimido, cabos em movimento e aceleração rápida dos próprios estágios do sistema podem atrapalhar a aquisição de imagens ou leituras de laser.
O granito de precisão oferece massa, rigidez e amortecimento natural que ajudam a reduzir a transmissão de vibração em componentes sensíveis. É frequentemente usado como uma base estável para estruturas de metrologia porque pode ser usinado com alta planicidade, permanecendo resistente à ferrugem e ao ataque químico.starrett
Ainda assim, o granito não substitui um plano completo de controle-de vibração. A estrutura de suporte, os pontos de nivelamento, os isoladores, a condição do piso, o centro de gravidade da máquina, a massa móvel e o perfil do servo contribuem para o comportamento dinâmico final. Para um sistema de inspeção a laser-sensível à vibração, é sensato medir a vibração do local e identificar faixas de frequência relevantes antes de selecionar o isolamento passivo ou ativo.
Projetos integrados também podem ajudar. Quando os trilhos de precisão são montados diretamente no granito, o sistema pode remover placas de base intermediárias, diminuir a altura de trabalho, melhorar a rigidez estrutural e reduzir certas contribuições de erros-de Abbe. Essa configuração é usada em sistemas de inspeção de substrato e wafer multi{3}eixos.pi-usa
Especifique claramente referências, inserções e interfaces
Um componente de granito personalizado torna-se valioso quando fornece interfaces utilizáveis, e não apenas uma superfície estável. Os requisitos típicos incluem:
Planos de montagem sobrepostos para guias lineares, rolamentos pneumáticos, colunas ópticas ou estruturas de câmeras.
Insertos rosqueados-de aço inoxidável para suportes, tampas, transportadores de cabos e acessórios.
Furos de precisão, buchas, localizações de cavilhas, ranhuras ou almofadas de metal coladas para montagem repetível.
Faces de referência paralelas ou perpendiculares para alinhamento e calibração do sistema.
Recessos, passagens de cabos, canais de vácuo e áreas protegidas para utilidades.
Orifícios de elevação, provisões de manuseio e pontos de apoio definidos para instalação segura.
O desenho deve distinguir entre superfícies funcionais e áreas não{0}}críticas. Aplicar a tolerância mais rigorosa a cada face aumenta os custos sem necessariamente melhorar o desempenho do sistema. Uma abordagem melhor é identificar um esquema de dados claro e especificar planicidade, retilineidade, paralelismo, quadratura, precisão de localização e acabamento superficial apenas onde eles influenciam o sistema óptico.
Para placas de superfície de granito e estruturas de precisão relacionadas, o suporte adequado também é essencial. A orientação do setor geralmente recomenda oferecer suporte a esses produtos em locais específicos de três- ou quatro-pontos para preservar sua geometria calibrada. Grandes bases de granito podem exigir uma estrutura de suporte personalizada-e um plano de nivelamento em vez de pés genéricos.starrett
Verificação de precisão e prontidão para salas limpas
Os gerentes de qualidade devem concordar com o fornecedor sobre o método de inspeção antes da compra. Uma inspeção básica de planicidade pode ser suficiente para uma base de fixação. Uma plataforma de inspeção a laser pode exigir um relatório mais completo cobrindo a retilineidade da guia, o paralelismo do-trilho, as coordenadas de inserção, a perpendicularidade entre as faces e a verificação da montagem com o hardware-fornecido pelo cliente.
Os equipamentos de inspeção podem incluir níveis eletrônicos, autocolimadores, interferômetros a laser, sistemas de medição de coordenadas, relógios comparadores e artefatos de referência calibrados. O método, as condições ambientais, os pontos de aceitação e o formato do relatório devem ser especificados no pedido de compra.
O uso de salas limpas introduz outros requisitos práticos. O granito em si não-enferruja e pode ser limpo facilmente, mas a montagem completa precisa de atenção: materiais de inserção, compostos de vedação, interfaces coladas, estratégia de lubrificação, coberturas de cabos e embalagens devem ser compatíveis com o nível de limpeza exigido pela instalação.
Na UNPARALLELED®, os componentes personalizados de granito de precisão são normalmente desenvolvidos a partir de desenhos do cliente ou de uma revisão conjunta do layout da máquina. Para sistemas ópticos e laser, a revisão normalmente se concentra na estrutura de referência, nas interfaces de trilhos e insertos, no manuseio, nos critérios de inspeção e no ambiente real de instalação. Isto é mais útil do que tratar o granito como uma mercadoria padrão.
Uma estrutura de granito bem{0}}especificada oferece aos equipamentos de inspeção óptica e a laser uma plataforma estável para desempenho. Ele não substitui o design óptico sólido, o controle ambiental ou a calibração. Isso torna esses investimentos mais fáceis de proteger durante a vida operacional do sistema.