Již řadu let probíhá úspěšná spolupráce dvou brněnských na metrologii orientovaných pracovišť – MESING, spol. s r.o. a ÚPT AV ČR, v. v. i. Jejich kolektivy společně vyvinuly řadu atypických zařízení, která získala mj. i vysoká ocenění na MSV Brno. Na tom letošním vystaví unikátní systém na automatické bezkontaktní měření koncových měrek, sadu prvků pro mikro- i nanometrická měření a také třeba zařízení na měření rozměrů žhavých součástek v průběhu kovacího procesu.
Bezkontaktní měření koncových měrek
Norma EU ISO 3065 uvádí dva základní způsoby kalibrace koncových měrek, přičemž první využívá „přisátí“ jednoho čela měrky na referenční plochu a je měřena vzdálenost referenční plochy od jejího volného čela. Druhým, mnohem produktivnějším a rozšířenějším způsobem, je délka kalibrované měrky porovnávána ve vybraných bodech s délkou referenční měrky. V ČR je používán zejména přístroj MKM 3 právě od firmy MESING.
Při vývoji nového způsobu bylo snahou co nejvíce zkrátit dobu měření, minimalizovat poškozování obou funkčních ploch měrky použitím bezkontaktní metody a maximálně omezit vliv kontrolora na proces měření s redukcí jeho činnosti na vložení a vyjmutí měrek z měřicího zařízení. Požadavky splní jen automat s vysoce přesným bezkontaktním optickým měřicím systémem.
Obr. 1: Funkční vzorek systému, na kterém byl testován nový způsob měření pro bezkontaktní
automatickou kontrolu sady až o 126 měrkách v rozsahu délek 0,5–100 mm,
s absolutní nepřesností až 20 nm za cca 90 minut.
Koncová měrka je nově odměřována z obou stran pomocí světelného svazku, kdy se jeho část odráží od jednotlivých čel koncové měrky a další část následně prochází kolem této měrky a na základě vzájemného porovnání získaných interferenčních signálů je stanovena délka koncové měrky, a to s nejistotou v řádu desítek nanometrů.
Měřicí světelný svazek je tvořen nejen světlem ze standardního jednofrekvenčního laseru, který se využívá např. při měření délky ve velmi přesném strojírenství, ale obsahuje i světlo z tzv. pulzního femtosekundového laseru. Toto světlo obsahuje tisíce laserových vln s širokým rozsahem vlnových délek, a proto se pro něj vžil název tzv. „bílé superkontinuum“.
Obr. 2: Ověřování speciálního přesného stolu, určeného pro bezkontaktní nanometrické měření struktury povrchu.
V současnosti není znám žádný jiný obdobný přístroj. Funkční vzorek systému, na kterém byl výše zmíněný nový způsob měření otestován a který zkontroluje bezkontaktně a automaticky sadu až o 126 měrkách v rozsahu délek 0,5 až 100 mm, a to s absolutní nepřesností až 20 nm za cca 90 minut, je zobrazen na obr. 1. ÚPT tradičně řešil optickou, měřicí a řídicí část, MESING mechanickou část, včetně automatického zásobníku a výměníku měrek.
Prvky pro mikro a nanometrická měření
ÚPT a MESING spolu vyvíjejí i různé prvky určené pro laboratoře jako doplňky k měřicím přístrojům a mikroskopům, ale řeší i stavební prvky určené pro zakázková měřicí a automatizační zařízení MESING. Uvádíme např. různé stolky s nanoposuvy, přímovody, vřetena, snímače, měřicí hlavice atd. Na obr. 2 je příklad ověřování speciálního přesného stolu, určeného pro bezkontaktní nanometrické měření struktury povrchu.
Doplňkové údaje
S prvním nasazením systému na koncové měrky se počítá v ČMI, a to v rámci společného projektu. Pracovníci ČMI taktéž participovali při všech závažných krocích spojených s vývojem a ověřováním automatu. Těsná spolupráce s ČMI probíhala již při vývoji speciálních komparátorů a nyní probíhá a v budoucnu bude probíhat i při vývoji různých nanometrických polohovacích stolů, odměřovacích systémů i snímačů, náročných stavebních prvků měřidel atd. Realizace záměru by nebyla možná bez finanční podpory Grantové agentury ČR v oblasti základního výzkumu, Evropské komise, MŠMT a přirozeně MPO (např. projekty FRTI 1/204 a FRTI 2/705) v oblasti aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje.
MESING, spol. s r.o.
Šámalova 60a
615 00 Brno
www.mesing.cz
jan.kur@mesing.cz
ÚPT AV ČR, v. v. i.
Královopolská 147
612 00 Brno
http://www.isibrno.cz
ocip@isibrno.cz
Autoři: Jan Kůr – MESING, spol. s r.o., Ondřej Číp – ÚPT AV ČR, v. v. i.
