Principii de functionare laser tracker

Masurare in coordonate 3D cu ajutorul instrumentelor de masura 3D - Laser Tracker

Echipamentul de masura in coordonate 3D de tip Laser Tracker masoara puncte cu coordonate tridimensionale, pe baza carora, ulterior in cadrul aplicatiilor software de masura se construiesc entitati geometrice precum puncte, plane, sfere, cercuri sau cilindri. Coordonatele 3D sunt de obicei referentiate la sisteme de coordonate locale, proprii obiectului de masurat.

Masurarea se face cu ajutorul unor sfere (palpatoare metalice reflectorizante) cu prisme optice incluse, al caror varf determina cu mare precizie centrul sferei. In momentul masurarii sfera sta in contact cu piesa de inspectat. Instrumentul determina pozitia centrului sferei fata de laser. Prin compensarea razei sferei de catre aplicatiile software folosite se determina pozitia punctului pe piesa de masurat. Prin combinarea optiunilor aplicatiilor software si utilizarea unor suporti pentru sfera se pot determina nu numai puncte in spatiu ci si suprafete, deformari de suprafata (abatere de planeitate), unghiuri, alinierea pieselor dintr-un ansamblu. Din punct de vedere al functionarii, un laser tracker este un sistem de masurare a coordonatelor polare, o masina de masura in coordonate 3D capabila sa determine doua unghiuri (orizontal si vertical) si o distanta. Prin transformari trigonometrice, valorile masurate sunt transformate ulterior in coordonate carteziene: x, y, z. Cele doua unghiuri sunt masurate cu ajutorul encoderelor incluse in sistemul mecanic al laser trackerului. Laser trackerul emite o unda laser in centrul sferei reflectorizante (CCR, TBR, etc), iar unda reflectata strabate aceeasi cale intoarsa spre laser, unde este analizata de catre sistemul de analizare a distantei (ADM, IFM), care determina distanta de la laser la centrul sferei. Pozitia laserului pe unghiuri este determinata de catre encodere de mare precizie ce determina azimutul si elevatia punctului masurat. Prin determinarea celor 3 valori, a distantei pana in centrul sferei, a unghiului pe axa azimutului si a unghiului pe axa elevatiei, laser tracker-ul poate determina pozita exacta a centrului sferei fata de laser.

Pentru a determina distanta pana la punctul masurat (pe suprafata obiectului, nu in centrul sferei), software-ul de masura aplica corectiile necesare privind raza sferei cu care a fost masurat punctul.

Laser trackerul emite o unda laser in centrul sferei reflectorizante (CCR, TBR, etc), iar unda reflectata strabate aceeasi cale intoarsa spre laser, unde este analizata de catre sistemul de analizare a distantei (ADM, IFM), care determina distanta de la laser la centrul sferei. Pozitia laserului pe unghiuri este determinata de catre encodere de mare precizie ce determina azimutul si elevatia punctului masurat. Prin determinarea celor 3 valori, a distantei pana in centrul sferei, a unghiului pe axa azimutului si a unghiului pe axa elevatiei, laser tracker-ul poate determina pozita exacta a centrului sferei fata de laser. Pentru a determina distanta pana la punctual masurat (pe suprafata obiectului, nu in centrul sferei), software-ul de masura aplica corectile necesare privind raza sferei cu care a fost masurat punctul.

Functie de tipul constructiv al echipamentului de masura, distantele sunt masurate in absolut (ADM - Absolute Distance Metre) sau incremental (IFM Interferometru).

Masurarea incrementala - IFM (interferometru)

Se deruleaza astfel: sfera este plasata in pozitia initiala (Home - coordonata cunoscuta de laser) iar distanta citita este analizata si corectata de catre interferometru pe baza valorilor pozitiei Home. Pe masura ce sfera este mutata, laser trackerul urmareste centrul sferei si citeste in permanenta valorile encoderelor de azimut si elevatie, cat si distanta raportata de catre interferometru. Masurarea functioneaza atat timp cat unda laser nu este intrerupta. In cazul in care unda este intrerupta de un obstacol interpus intre laser si sfera, se inregistreaza o eroare, iar pentru continuarea masurarii sfera trebuie plasata din nou in pozitia initiala (Home) si sfera mutata in pozitia de masurare.

Masurarea in ADM (Absolute Distance Measurement)

Inlatura necesitatea de a mentine raza laser neintrerupta pe parcursul pozitionarii sferei. In ADM pe parcursul mutarii sferei pozitia este permanent determinata, iar daca raza este intrerupta laserul retine coordonatele la care a avut loc intreruperea. Pozitionarea sferei in zona in care a fost intrerupta raza conduce la reluarea contactului optic si implicit la continuarea masuratorii.

Avantajele masuratorilor in ADM sunt multiple. Daca raza laser este intrerupta, sfera o poate relua din pozitia in care a ramas si ulterior se poate repozitiona de cate ori este nevoie. Un alt avantaj este faptul ca raza laser poate fi trimisa din software la o coordonata data unde este pozitionata sfera, astfel imediat ce sfera capteaza pozitia razei, se poate incepe masurarea. Un alt exemplu de aplicatie de laser tracker capabil sa masoare in ADM poate fi monitorizarea in timp real a alinerii componentelor unui ansamblu. Aplicatia software in acest caz, plecand de la valorile nominale ale pieselor monitorizeaza abaterea de la aliniere, aratand operatorului directia si distanta pe care piesa trebuie sa le urmeze pentru o aliniere precisa.

 Aplicatii specifice pentru laser tracker

• Masurare 3D asamblare componente sisteme;
• Masurare 3D simetrie;
• Pozitionare gravitationala, control 3D planeitate;
• Inspectie ecartament si nivelment sine de rulare macarale, poduri rulante;
• Masuratori 3D ansambluri de fixare si statii sudura;
• Masurare 3D elice si turbine eoliene;
• Reverse Engineering;
• Masurare 3D utilaje din industria auto;
• Pozitionare si aliniere 3D utilaje industriale;
• Aliniere 3D arbori transmisie
• Monitorizare miscare, repetibilitate si pozitie de lucru;
• Inspectie 3D deformare termica;
• Masurare 3D role laminare si utilaje extrudare;
• Inspectie 3D prese mari si mici;
• Inspectie sateliti si antene;