EuroWire July 2015

Articolo tecnico

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

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.

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

▲ ▲ Figura 1

In 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. questa immagine, re/D

Lato di ingresso

Lato di uscita

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Luglio 2015