EuroWire July 2015

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Articolo tecnico
Luglio 2015 68
Misurazione della qualità
della superficie ultra rapida,
di alta risoluzione per fili,
fibre ottiche e cavi
A cura di Jean-François Fardeau, Gérald Novel e David Miara, Cersa-MCI, Divisione Ricerca e Sviluppo, Cabries, Francia
schermo del computer, calcoli statistici,
rapporti sulla qualità della produzione e
manutenzione (Brevetto Internazionale
luglio 2004). Altri modelli, per diametri
maggiori, risoluzioni più alte ma con una
velocità inferiore, saranno disponibili entro
l’anno prossimo.
Introduzione
In applicazioni in cui la qualità della
superfice (rugosità, difetti, nodi,
strozzature) è critica, come nel caso di
fili di acciaio inossidabile sottili speciali,
fili di oro, placcatura di filo, rivestimenti o
colorazioni di fibre ottiche, smaltature di
fili di rame e cavi a banda larga, non era
disponibile alcuno strumento per l’analisi
superficiale completa ad alta risoluzione e
alta velocità.
Gli strumenti di rilevamento della qualità
della superficie attualmente esistenti
si basano sull’analisi dell’immagine
con telecamera standard. Nel caso del
filo sottile, i limiti sono costituiti dalla
risoluzione sul filo, dalla frequenza
dell’immagine e dal sistema di
illuminazione per l’analisi della superficie.
Con l’elaborazione delle immagini della
circonferenza completa senza contatto,
si copre l’intera superficie del filo ad alta
risoluzione e alta velocità, e si può valutare
la superficie e la forma del difetto. A
300.000 circonferenze per secondo e 64
punti per circonferenza, ad una velocità
di linea pari a 30m/s (1.800m/min), la
risoluzione assiale (passo) sarebbe di
0,1mm (4 mils).
Considerando gli impulsi di alimentazione
del filo per la misurazione della lunghezza
e della velocità del filo, vengono
determinate due dimensioni: lunghezza e
circonferenza. Si ottiene così un’immagine
Riassunto
Questo progetto soddisfa l’esigenza
sentita da lungo tempo dal settore del filo,
del cavo e della fibra ottica, di effettuare in
modo efficace la misurazione della qualità
della superficie e la rilevazione di difetti in
linea.
Ciò è stato reso possibile grazie ai più
recenti progressi tecnologici nel settore
dell’optoelettronica.
Il sistema funziona come una telecamera
lineare ad anello attorno ai fili. La versione
per filo sottile funziona da 10μm (0,4 mils)
a 2mm (80mils) ed è fornita in due modelli,
per filo sottile e ultra sottile.
Con 64 punti per circonferenza, circa
300.000 circonferenze per secondo (c/s), e
una dimensione del punto proporzionale
al diametro del filo, il sistema aumenta le
prestazioni di rilevamento della superficie
ben oltre il livello di tutte le tecnologie
esistenti ad un costo competitivo.
Il sistema comprende tutte le funzioni
di calcolo elettronico richiesto in tempo
reale: caratterizzazione e selezione dei
difetti, e allarmi.
Si collega a computer esterni per la
registrazione dei dati, la configurazione
dei parametri e la visualizzazione
delle immagini della superficie sullo
del filo a due assi per la caratterizzazione
del difetto. Collegando il sistema ad un
PC si possono visualizzare immagini locali
della superficie del filo, specialmente
nel caso di un difetto, per analizzarlo e
studiarlo.
Utilizzando esclusivamente componenti
statici, la durata del dispositivo non
costituisce un problema. La manutenzione
dei sistemi ottici in ambienti difficili
richiede un’attenzione particolare.
Per ridurre la manutenzione si utilizza
dell’aria pulita compressa per evitare la
deposizione di polvere, vapore o della
precipitazione di particelle nell’interfaccia
del tubo di vetro interno.
Principio
L’idea è nata dal bagliore di un proiettore a
fascio stretto su un cilindro.
In questa immagine, re/D è
approssimativamente pari a due per cento.
Pertanto, re/π*D < 1% della circonferenza.
Le dimensioni del bagliore dipendono
dalle dimensioni della sorgente luminosa
puntiforme e dall’apertura angolare
dell’osservatore (ottica del sensore).
L’energia emessa da un bagliore verso
l’osservatore (sensore) è fortemente
modulata dalla qualità della superficie,
dalla rugosità, dal colore (assorbimento),
dai difetti, ma anche la forma locale del
cilindro.
Lato di ingresso Lato di uscita
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▲ Figura 1