Contrôles dimensionnels des éléments de fixation : utilisation d’éclairages télécentriques pour vis de haute précision

La mesure de précision des éléments de fixation commence par la lumière. La détection des contours avec précision sub-pixel nécessite un contour net et bien défini à la limite de la pièce. Par conséquent, le rétroéclairage doit être uniforme, intense et soigneusement diffusé. Tout compromis sur la lumière se traduit directement par une incertitude de mesure. Cette page explique les exigences et répertorie les éclairages RODER Vision correspondants.

Pourquoi l’éclairage en rétroéclairage est essentiel

La mesure des éléments de fixation repose sur la silhouette de la pièce. La caméra forme l’image de l’ombre sur un fond lumineux. Ensuite, l’algorithme détecte les contours de la silhouette. Enfin, il calcule les dimensions à partir des coordonnées pixel de ces contours.

Cette approche exige un fond lumineux et uniforme. Les points chauds, les zones sombres et les gradients doivent être absents. Sinon, la luminosité du fond déplace le seuil de contour en fonction de la position. En conséquence, le contour apparent se déplace et une erreur systématique apparaît. Une telle erreur est difficile à éliminer par étalonnage.

Les rétroéclairages de la série BL de RODER Vision sont conçus pour la métrologie. L’uniformité de leur zone active est égale ou supérieure à 95 % sur toute la surface. Par conséquent, le seuil de contour reste constant partout dans le champ. À son tour, le système mesure avec précision dans n’importe quelle position.

Optique et éclairage télécentriques

En optique standard, la taille de l’objet dans l’image dépend de la distance. Une pièce plus proche de l’objectif paraît plus grande, et une pièce plus éloignée paraît plus petite. Par conséquent, toute variation de hauteur introduit une erreur de mesure. Les vibrations et les tolérances de fixation provoquent le même problème.

Les objectifs télécentriques résolvent ce problème de manière élégante. Ils ne collectent que les rayons parallèles à l’axe optique. En conséquence, déplacer la pièce en rapprochement ou en éloignement ne modifie pas le grandissement dans la profondeur de champ. Pour cette raison, les optiques télécentriques constituent le standard pour les mesures de haute précision.

Les systèmes télécentriques imposent une exigence spécifique à la lumière. Le rétroéclairage doit être substantiellement collimaté, avec des rayons parallèles à l’axe. Un rétroéclairage non collimaté crée une pénombre sur le contour. Cette pénombre est une transition floue entre le fond et la silhouette. Par conséquent, sa largeur détermine l’incertitude minimale sur le contour.

Mesure du profil et du pas de filet

L’inspection du filetage est la tâche la plus complexe pour les éléments de fixation. Le profil englobe le pas, l’angle de filet et les diamètres extérieur et intérieur. Il comprend également la forme du filet. Tous ces paramètres doivent respecter les spécifications pour garantir un fonctionnement correct dans la pièce d’assemblage.

Pour cela, l’axe de la vis est positionné perpendiculairement à l’axe de la caméra. Le rétroéclairage illumine ensuite la vis par l’arrière. En conséquence, les sommets et les fonds de filet apparaissent comme des pics et des vallées périodiques dans le profil du contour. Le grandissement doit résoudre ces caractéristiques. Pour une vis M3 avec un pas de 0,5 mm, au moins 20 pixels par pas sont nécessaires. Une valeur supérieure de 40 à 80 pixels par pas améliore la précision.

L’alignement et la longueur d’onde sont tous deux essentiels ici. Le rétroéclairage doit être placé précisément derrière la zone de mesure. Tout décalage angulaire éclaire les flancs par l’avant et floute le contour du fond de filet. De plus, les longueurs d’onde plus courtes rendent le contour diffractif plus net. Par conséquent, le bleu à 470 nm ou le vert à 525 nm procure des contours plus nets que le rouge à 617 nm. Pour les filetages les plus exigeants, un rétroéclairage monochromatique bleu ou vert est préféré.

Inspection de la géométrie de la tête et de l’empreinte

L’inspection de la tête couvre le diamètre, la hauteur et l’empreinte de vissage. Les empreintes telles que Phillips, Torx, Six pans creux et fendu doivent respecter la profondeur et être exemptes de dommages. Une empreinte endommagée provoque des défaillances d’assemblage. Elle peut également briser l’embout de vissage lors du vissage automatisé.

Éclairage vue de dessus pour l’empreinte de vissage

L’inspection de l’empreinte utilise une caméra en vue de dessus au-dessus de la tête. L’éclairage coaxial est la technique la plus efficace ici. La lumière coaxiale se déplace le long de l’axe et pénètre dans l’empreinte. Elle se réfléchit ensuite sur les parois et le fond de l’empreinte. En conséquence, l’empreinte apparaît sous la forme d’un motif caractéristique de zones claires et sombres.

L’éclairage en champ sombre à faible angle ajoute un contrôle supplémentaire. Il détecte les déformations ou les dommages sur le rebord de l’empreinte. Les bavures et les bords roulés diffusent la lumière. Par conséquent, ils apparaissent sous forme d’anomalies lumineuses sur la surface sombre de la tête.

Éclairage annulaire pour les caractéristiques de la tête

L’éclairage annulaire par le haut éclaire uniformément la périphérie de la tête. Par conséquent, il convient au diamètre de la collerette, à la présence de rondelle et au marquage de surface. Un angle modéré procure une surface supérieure lumineuse et uniforme. En conséquence, il facilite la lecture du marquage et la mesure du périmètre.

Mesure de la longueur, du diamètre du corps et de la pointe

La longueur, le diamètre du corps et la géométrie de la pointe sont les autres paramètres clés. Tous trois sont mesurés à partir de la silhouette en vue latérale sous rétroéclairage. La longueur totale s’étend du sommet de la tête jusqu’à l’extrémité de la pointe. Par conséquent, sa précision dépend de l’étalonnage du grandissement et de l’uniformité du rétroéclairage.

Le diamètre du corps est mesuré à plusieurs positions le long de celui-ci. Cela permet de vérifier la conicité, l’ovalité et la variation de diamètre. La géométrie de la pointe englobe l’angle de conicité, la longueur de la pointe et la symétrie. La pièce doit être positionnée précisément de manière perpendiculaire à l’axe de la caméra. Sinon, l’inclinaison raccourcit la silhouette et ajoute une erreur. Par conséquent, les outillages de maintien doivent limiter l’angle à moins de 0,1° pour une haute précision.

Intégration pour l’inspection en ligne

Les systèmes en ligne traitent des pièces provenant de bols vibrants, de rails vibrants ou de convoyeurs. Les cadences de débit sont élevées. Par conséquent, l’éclairage doit s’adapter à ces mécanismes de présentation. Il doit également répondre aux besoins de déclenchement du système de vision. Les éclairages RODER prennent en charge le fonctionnement stroboscopique et les déclencheurs externes à cet effet.

Familles d’éclairages RODER Vision pour l’inspection de la visserie

Les familles ci-dessous couvrent la métrologie des éléments de fixation et l’inspection des empreintes. Chacune offre une haute uniformité, une émission stable et des boîtiers robustes. Par conséquent, le bon choix dépend de la tâche et de la vue d’inspection.

Le choix approprié dépend de la mesure à effectuer. Pour la métrologie de la silhouette, le rétroéclairage BL3 s’impose, avec du bleu ou du vert pour les contours les plus nets. Les contrôles de la tête et de l’empreinte conviennent plutôt à l’anneau DC6 et à la lumière frontale DL5. Une émission stable sur de longs cycles favorise la série DL6, qui constitue un choix solide. Dans tous les cas, RODER Vision fournit un support d’ingénierie pour l’intégration télécentrique et en ligne. Il convient donc de définir d’abord le paramètre, l’optique et le mode de présentation, puis de choisir l’éclairage correspondant.

Questions fréquemment posées