Digitale Messprojektoren / Messmikroskope

Messprojektoren sind optische Messgeräte, die für Prüfung und Messungen in der Fertigungsindustrie eingesetzt werden. Das Messprinzip ähnelt dem von Lichtmikroskopen, d.h. bei der Verwendung eines Messprojektors ist kein physischer Kontakt erforderlich. Im Gegensatz zu manuellen Werkzeugen, wie z. B. Maßbändern oder Messschiebern, erfolgt die Messung durch Kontakt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück.

Schauen wir uns einmal an, wie ein Messprojektor verwendet wird. Zunächst wird das Messobjekt auf dem Objekttisch platziert und von unten mit einem Licht angestrahlt. Dadurch wird das Profil oder der Schatten des Messobjekts auf den Bildschirm projiziert. Sobald der Schatten projiziert ist, gibt es zwei Möglichkeiten einen Messprojektor zu verwenden: Der Techniker kann entweder mit dem Messprojektor durch Silhouettenmessung oder durch Punktvergleich messen. Die Silhouettenmessung bezieht sich auf die Messung des Schattens unter Berücksichtigung der Vergrößerungsverzerrung. Alternativ dazu wird beim Punktvergleich ein Bildschirm mit einem vorhergesagten Bild verwendet. Der Schatten wird dann so bewegt, dass er jeden Punkt auf dem Bild trifft, und der Techniker misst die Entfernung, die der Objekttisch des Messprojektors zurückgelegt hat.

Die Version der Messprojektoren von KEYENCE – digitale Messprojektoren (IM) – nutzt fortschrittliche Technologien, um den Messprozess schneller, einfacher und genauer zu gestalten. Sobald ein Teil mit einer Kombination aus Beleuchtung, Präzisionslinsen und hochauflösender Kamera auf den Bildschirm projiziert wird, verarbeiten diese automatischen Messprojektoren die Form des Objekts und entfernen dabei automatisch Grate und Späne, die ungenaue Messungen verursachen. Sobald die Form verarbeitet ist, erfolgt die Messung der Teile automatisch und sofort, und die Ergebnisse werden auf dem Bildschirm angezeigt. Dieses telezentrische, optische System wird verwendet, um genaue Messungen zu ermöglichen, ohne dass der Bediener Fehler machen kann.

Herkömmliche Messprojektoren können den Schatten eines Objekts je nach Höhe und Breite verzerren, was bedeutet, dass für korrekte Messungen zusätzliche Zeit benötigt wird. KEYENCE hat seine Messprojektoren mit einem telezentrischen Objektiv ausgestattet, das für verzerrungsfreie Schatten auf dem Profilprojektor sorgt.

Mit dem telezentrischen Objektiv an den Messprojektoren kann das System eine konstante und genaue Vergrößerung beibehalten. Das telezentrische Objektiv auf den IMs sorgt für ein 2D-Bild aus der Vogelperspektive, ohne dass es aus unterschiedlichen Höhen zu Winkelfehlern kommt. Darüber hinaus stellt das KEYENCE-System automatisch die Beleuchtung, den Fokus und die Ausrichtung des Programms so ein, dass sie mit dem Teil (oder den Teilen) auf dem Objekttisch übereinstimmen und schnelle Ergebnisse liefern.

Messprojektoren wurden ursprünglich entwickelt, um die Konturen von Messobjekten zu untersuchen. Modelle, die mit Messfunktionen ausgestattet sind, erschienen später. Einige große Profilprojektoren haben Bildschirmdurchmesser von mehr als einem Meter.

Messprojektoren werden auch als Profilprojektoren, Shadowgraph oder Vergleichsmessgeräte bezeichnet.

Ein typischer Messprojektor beleuchtet von unten und projiziert den Schatten des auf dem Objekttisch platzierten Messobjekts durch ein Projektionsobjektiv auf eine Projektionsfläche. Aus diesen Gründen wird er auch als Profilprojektor oder Shadowgraph bezeichnet.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Größe des projizierten Bildes ein mit dem richtigen Vergrößerungsfaktor vergrößertes Bild des Messobjekts, und die Abmessung des Messobjekts wird durch Messen dieses Bildes bestimmt.

Der Messprojektor verfügt über ein so genanntes telezentrisches, optisches System, mit dem er von jeder beliebigen Stelle des Objekttisches aus mit genauer Vergrößerung projiziert werden kann. Das telezentrische Objektiv unterscheidet sich von den Vorgängern durch die fehlende Verzeichnung des Messprojektors. Mit einem allgemeinen Objektiv erscheinen nahe Objekte groß und entfernte Objekte klein, sodass Sie die Perspektive beurteilen können. Telezentrische Objektive hingegen projizieren für nahe und ferne Objekte die gleiche Größe.

Mit diesem telezentrischen Objektiv des KEYENCE Messprojektors können Sie das Bild eines Objekts in der richtigen Vergrößerung aufnehmen, ohne das Bild zu verzerren.

Der digitale Messprojektor der Modellreihe IM von KEYENCE wurde als Messprojektor der nächsten Generation entwickelt. Das Messprojektor-System von KEYENCE, das für das Motto „Einfach auflegen und Knopf drücken“ bekannt ist, macht den Messvorgang zu einem nahtlosen Vorgang, der viele Stunden an Prüfzeit einspart.

Konventionelle Messprojektoren müssen regelmäßig gewartet werden, um kontinuierlich und präzise Messungen durchführen zu können. Die Wartung wird häufig von einem Techniker vor Ort durchgeführt, da das Gerät in der Regel zu groß ist, um es zur regelmäßigen Wartung zu verschicken.
Darüber hinaus ist eine regelmäßige Kalibrierung erforderlich, um sicherzustellen, dass die Genauigkeit den Spezifikationen entspricht. Der Kalibrierungszyklus eines Messprojektors beträgt 6 Monate bis 3 Jahre. Wie die Wartung wird auch die Kalibrierung im Allgemeinen vor Ort durchgeführt.

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Legen Sie das Objekt auf den Objekttisch des Messprojektors.
Das auf dem Bildschirm des Messprojektors vergrößert projizierte Bild wird mit einem Maßstab versehen, um die Abmessungen zu messen. Alternativ können Sie auch den XY-Objekttisch verwenden und die Abmessungen anhand des Bewegungsumfangs messen.
Ein Messprojektor mit computergestützter Berechnungsfunktion kann verschiedene Messergebnisse wie Breite, Durchmesser und Winkel erzielen, indem er Messpunkte aufnimmt, während er den Objekttisch des Messprojektors bewegt.

Positionieren Sie das zu messende Objekt auf dem Bildschirm und stellen Sie den Tisch des Messprojektors auf die richtige Höhe ein.
Richten Sie als Nächstes die Ausrichtung der Seite, die Sie auf dem projizierten Bild messen möchten, an der Ausrichtung der Referenzlinie des Bildschirms aus. Stellen Sie den Wert des XY-Objekttisches auf 0 ein.
Bewegen Sie dann den Objekttisch des Messprojektors mit Hilfe des Objekttischgriffs und richten Sie die andere Seite des zu messenden projizierten Bildes an der Referenzlinie des Bildschirms aus.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Bewegungsbetrag des Objekttisches des Messprojektors in X- und Y-Richtung angezeigt, sodass dieser Wert zum Messwert wird. Bei einer einfachen Messung in nur einer Richtung wird der Bewegungsbetrag auf dem Messprojektor nur in der X- oder Y-Richtung verwendet.

Positionieren Sie das zu messende Objekt auf dem Bildschirm des Messprojektors und stellen Sie die Höhe des Tisches auf den Fokus ein.
Richten Sie dann den Mittelpunkt des Kreises auf dem projizierten Bild an dem Punkt aus, an dem die Referenzlinie des Bildschirms liegt.
Für den Radius sind 0 Punkte zu wählen und der Objekttisch zu bewegen, um den Bewegungsbetrag an dem Punkt zu überprüfen, an dem sich der Rand des Kreises in der Mitte des Objekttisches befand. Für den Durchmesser ist der Objekttisch einmal von hier bis zum Rand des Kreises zu bewegen, dann der Nullpunkt zu nehmen und zum gegenüberliegenden Rand zu fahren, um den Bewegungsbetrag zu überprüfen. In jedem Fall ist es üblich, in vier Richtungen kreuzförmig zu messen.
Es ist auch möglich, mit dem Messprojektor zu messen, indem man ein konzentrisch abgestuftes Blatt, eine so genannte „Referenzskala“, auf den Bildschirm legt.
Bei einem Messprojektor mit Berechnungsfunktion werden Durchmesser und Radius automatisch aus drei Messpunkten am Kreisrand berechnet.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Winkel mit einem Messprojektor zu messen.
Eine Methode zur Überprüfung des Rotationswinkels der Bühne besteht darin, die optische Komparatorbühne in θ-Richtung zu drehen, um die gerade Linie des projizierten Bildes mit der Referenzlinie des Bildschirms auszurichten.
Es gibt eine Methode zur Überprüfung, bei der ein Blatt mit einer feinen Skala wie ein Winkelmesser auf den Bildschirm gelegt wird, die so genannte „Referenzskala“.
Bei einem Messprojektor mit Berechnungsfunktion wird der Winkel durch Angabe von zwei Geraden berechnet.

Es gibt mehrere Arten von Referenzskalen, die mit einem Messprojektor verwendet werden können.
Zur Messung des Durchmessers und des Radius gibt es konzentrische Kreismarkierungen. Zur Messung von Winkeln gibt es radiale Markierungen. Darüber hinaus werden einige der Skalen in einem Raster geschrieben, um die XY-Koordinatenwerte anzuzeigen. Beide werden auf dem Bildschirm des Messprojektors platziert und gemessen, indem sie mit dem projizierten Bild abgeglichen werden.

Vorrichtungen für Messprojektoren werden verwendet, um das zu messende Objekt in der richtigen Ausrichtung zu fixieren. So kann beispielsweise ein rundes Objekt durch Festklemmen horizontal fixiert werden oder ein Objekt, dessen Bodenfläche nicht eben ist, in einer für die Messung geeigneten Ausrichtung fixiert werden.
Es gibt verschiedene Arten von Vorrichtungen für Messprojektoren, darunter Klammern, Klemmen und Magnete.

Das Überlagerungsdiagramm wird verwendet, indem es mit dem auf den Bildschirm projizierten Messbild abgeglichen wird. Es gibt verschiedene Arten von Diagrammen. In der Regel werden z. B. solche mit einem Gitter oder einer konzentrischen Skala verwendet.
Durch Überlagerung des Diagramms, in dem der Bemessungswert des Messobjekts in der gleichen Vergrößerung dargestellt ist, kann man außerdem erkennen, wie sich die Kontur des Bemessungswerts vom tatsächlichen Messobjekt unterscheidet, indem man sie in das projizierte Bild einblendet.

Der Messprojektor kann nicht nur von unten beleuchten und Licht übertragen, um einen Schatten zu erzeugen, sondern auch von oben (von der Objektivseite) beleuchten, um Umrisse zu projizieren.
Selbst wenn das Messobjekt nur mit dem Transmissionsbild (von hinten beleuchtet) schwer zu messen ist, kann es mit der Epi-Beleuchtung des Messprojektors gemessen werden.

Verdunkelungsvorhänge werden verwendet, um das von außen einfallende Licht zu blockieren. Sie dienen dazu, eine Form genauer auf einen Messprojektor zu projizieren, indem sie das Umgebungslicht blockieren.

Der Messprojektor ist zwar ein praktisches Messinstrument, mit dem verschiedene Messungen durchgeführt werden können, doch stößt der Benutzer bei der Verwendung eines konventionellen Messprojektors auf einige Hindernisse.

Die Position, in der ein Messprojektor fokussiert wird, ist je nach Person unterschiedlich, was zu Messfehlern führen kann.
Die Arbeitseffizienz und die gemessenen Werte unterscheiden sich je nach den Fähigkeiten der Person.
Nicht nur die Fähigkeiten der Person, die die Messungen durchführt, beeinflussen die Werte, sondern auch andere Faktoren am Standort. So können beispielsweise Umgebungsvibrationen durch die Arbeit in der Produktionsstätte die Positionierung stören. Ein weiterer Faktor kann die Anzahl der Personen sein, die den Messprojektor benutzen und unterschiedliche Messungen vornehmen.

Beim Vergleich von Formen ist es notwendig, eine 10-fach vergrößerte Zeichnung über das projizierte Bild zu legen und den Unterschied visuell zu bestätigen.
Es ist nicht möglich, die Zahlenwerte der Differenzen aus den Abmessungen und Zeichnungen mit dem Messgerät zu erfassen.
Es ist schwierig, Daten zu speichern und zu vergleichen, z. B. bei der Übertragung von Konturen auf Transparentpapier.

Es kostet Zeit, den XY-Objekttisch des Messprojektors manuell zu bewegen, um die Position und Ausrichtung des Zielobjekts einzustellen und die Koordinaten der zu messenden Punkte einzeln zu erfassen.
Bei einem Objekt mit Absätzen ist es notwendig, sich auf jede Höhenänderung des Messpunkts zu konzentrieren.
Das Schreiben verschiedener Dokumente und Konturformen ist ein manueller Prozess, der viele Arbeitsstunden erfordert.

Außerdem benötigen Sie einen spezialisierten Techniker, der einen Messprojektor bedient, Messungen protokolliert und Berichte erstellt. Wenn Ihr Unternehmen nicht bereits einen Mitarbeiter beschäftigt, kann das Outsourcing kostspielig sein.