טכנולוגיות לא מגע מכני

טכנולוגיות מדידה מכניות שאינן מגע ששינו באופן יסודי את האופן שבו מהנדסים, מפקחים איכותיים ומדענים מעריכים את העולם הפיזי.בניגוד לשיטות המבוססות על מגע מסורתיות – כגון קליפים, מיקרומטרים, או לתאם מכונות (CMMs) הדורשות מגע פיזי – טכניקות מרוחקות אלה מבטלות את הסיכון של משטחים עדינים עדינים, עיוות חומרים רכים, או מדידה של חומרים שנגרמו על ידי לחץ על ידי צורות שונות של אנרגיה, ומולקולות, כולל רמות דיוק גבוהות, וצורות אחרות, וצורות מהירות אלקטרומגנטיות, עם ממדים, עם ממדים אחרים, עם דיוקים, ומולקולות שאינן מדויקות, עם ממדים אחרים, וצורות שונות, עם , ומולקולות, עם ממדים מדויקים, וצורות שונות, עם , עם , עם ממדים מדויקים, עם , , , עם , , , עם ממדים מדויקים, , , , , לוכדות, עם ממדים מדויקים, עם , , , , עם , , , , עם , , מוטציות של חומרים קלים, , , או מדידה של חומרים קלים, או מדידה של חומרים קלים, או מדידה של חומרים קלים, או מדידה של חומרים קלים, או מדידה של חומרים קלים, או מדידה של חומרים

הביקוש לפתרונות שאינם מגע זינק במספר תחומים.בייצור, הצורך בשליטה איכותית על קווי ייצור מהירים מזיזים עושה שיטות מגע לא מעשיות. ברפואה, מדידת רקמות רכות או איברים חיים עם בדיקה היא בבירור בלתי אפשרית. in Cultural Heritage, נגיעה בפסל בן מאות שנים עלולה להאיץ.

חידושים מרכזיים ב- non- Contact Measurement

השדה התבגר מעבר לקונפורטורים אופטיים פשוטים כיום, מספר טכנולוגיות ליבה מהוות את עמוד השדרה של המדידה התעשייתית והמדעית.כל אחד מציע יתרונות ברורים והוא מתאים ליישומים מסוימים.הסעיפים הבאים מפורטים את העקרונות, החוזקות, ומקרים טיפוסיים של שיטות מובילות.

לייזר סריקה

סריקת לייזר משתמשת בדבורים לייזר ממוקדות כדי ללכוד מידע תלת-ממדי על פני השטח של האובייקט. שתי גישות עיקריות שולטות: זמן-of-F (TOF) ו- triangulation. toF סורקים פולטים לייזר מומס ומדידים את הזמן שלוקח להשתקפות כדי להחזיר; זה מניב נתונים מדויקים של מרחקים פועל היטב על פני טווחים ארוכים, מה שהופך אותו פופולרי עבור סקר בקנה מידה גדול, בניית מידע (BIM), ומאחוריו של מערכת לייזר, בדרך כלל, ומאחוריו של חומר ניקוי, בדרך כלל, ובודד, באמצעות פרוטוקולים, באמצעות פרוטוקולים של מערכת לייזר, ובודדת, באמצעות ניגודים, באמצעות ניגודים, באמצעות מערכת לייזר, באמצעות ניגודים, באמצעות סורקים.

ההתפתחויות האחרונות בסורק לייזר כוללות מערך רב-באאם שלוכד אלפי נקודות לשנייה, מיפוי צבע בזמן אמת, ואת היכולת לסרוק משטחים רפלקטיביים או אפלים מבלי לדרוש ציפויים.סורקי לייזר חסומים מציעים כעת יכולת ללא פתרון מקרית, המאפשר מדידה באתר בסביבות קשות כגון חפות או מפלטפורמות החוף.

צילום: Photogrammetry

Photogrammetry משחזר גאומטריה תלת-ממדית מסדרה של תמונות דו-ממדיות.על ידי זיהוי תכונות נפוצות על פני תמונות (מרקם טבעי או מטרות יישומיות), אלגוריתמים מחשבים את עמדות המצלמה ויוצרים ענן נקודה צפופה מתנועה (SfM) ו- Multi-View Stereo (MVS) עבודות אוטומטיות של פעם היה תהליך ידני, אינטנסיבי.

יתרונות מרכזיים כוללים את היכולת ללכוד צבע וטקסטורה מידע ישירות, קנה מידה של אובייקטים קטנים לבניינים שלמים, ועלויות חומרה נמוכות (לעתים קרובות דורשות רק מצלמה דיגיטלית ומחשב), עם זאת, photogrammetry נאבקים עם משטחים חסרי תכונה (mirrors, זכוכית ברורה) ודורש תאורה טובה.חדשנות כגון מטרות קוד, מבזקי טבעת, והופכים אוטומטיים הפחיתו את המגבלות הרבות החל מתעשיות מקרינה על מנת להגדרה.

מדדים אולטרה-סאונד

מדידה לא מגע לא-סאונד משתמשת גלי קול גבוהה (בדרך כלל 1 MHz עד 20 MHz) כי נסיעה דרך אוויר או נוזל ומשקף את פני השטח היעד.על ידי מדידת הזמן של טיסה של הד, המרחק לאובייקט ניתן לסווג.בניגוד שיטות אופטיות, אולטרסאונד עובד באופן אמין על משטח שקוף, translucent, או משטחים מלוטשים מאוד שבו לייזרים או להיכשל.

ההתקדמות האחרונה כוללת גל מתמשך בשלבי-ריי (FMCW) אשר מסיט את הדבורה אלקטרונית, המאפשר סריקה מהירה ללא חלקים נעים. Frequency-modulated גל מתמשך (FMCW) חיישני אודיו לשפר את הדיוק ולהפחית את ההתערבות מהשתקפות רב-אופטימית. בהקשרים רפואיים, בדיקות לא-מגע אולטרסאונד מאפשרות הדמיה בטוחה של פצעים או אנטומיה ניאונטלית ללא יצירת רקמות רגישות.

אור סורק

טכניקות אור ממובנות מדגימות דפוס ידוע (פסים נטולי רחמים, רשתות, או שוליים של סינוסאידים מאולתרים בשלב) על פני השטח של האובייקט.מצלמה רואה את ההקרנה מזווית מזווית מקדמה, ואת עיוות התבנית בשל צורת האובייקט הוא ניתח כדי לדרג שלוש התנגשויות אור ממובנות להשיג רזולוציות גבוהות מאוד ובמהירות מספיק כדי לנוע באמצעות אובייקטים מהירים ומצלמות מהירות.

חידושים אחרונים כוללים הקרנה דיגיטלית באמצעות DLP (Digital Light Processing) מקרנים שיכולים להחליף דפוסים במיקרו-שניות. מקורות LED אור כחול להפחית התערבות קלה מזיקה ולשפר ניגוד על פני השטח המבריקים. אלגוריתמים של שלב רב- ⁇ פותרים ambiguities, המאפשר מדידה חלקה של גיאוגרפיות מורכבות עם אור עמוק מבנה הוא הטכנולוגיה שמאחורי מערכות אוטומטיות רבות במערכות בדיקה סטנדרטית של הגוף ואלקטרוניקה הוא גם כן משמש עיצוב מותאם אישית.

טכנולוגיות שאינן קשורות

מעבר לארבעת התחנות הראשיות, מספר שיטות אחרות ראויות להזכיר:

  • (FLT:0)Confocal מיקרוסקופיה: FLT:1ir משתמשת בבלוטות פיתול כדי לדחות את האור מחוץ למוקד, לייצר תמונות חדות מאוד ומאפשר מדידה מעמיקה עם החלטת ננומטר לעתים קרובות מועסקים בבדיקה חצי-מוליכים למחצה ומיקרו-אופטיקה ייצור.
  • (FLT:0) אור לבן אינטרפרומטריה: FLT:1אנדרטה מודדת את הטופוגרפיה על ידי ניתוח הפרות התערבות ממקור אור רחב-ספקטרום. Achieves החלטה אנכית על סדר אנגסטרום, אידיאלי עבור משטחים מדויקים-מנצנצ'ין וניתוח פילים דקים.
  • (FLT:0) חיישנים רגישים ו אינדוקטיביים: אנדרל 1 בעוד מוגבל בטווח, חיישנים קרביים שאינם מגע מודדים עקירה עם רוחב פס גבוה ומשמשים לסיבוב של ספיןדל, ניטור רטט, ומדידה פער במכונות רוטינג.
  • (FLT:0) Thermography and Shearography:FreaLT:1, למרות השימוש העיקרי לגילוי פגם, טכניקות אלה מודדות באופן עקיף תכונות מכניות באמצעות תגובה תרמית או מתוחה מבלי ליצור קשר עם הרכיב.

פיתוחים טכנולוגיים אחרונים

קצב החדשנות במדידת ללא מגע התגבר באופן דרמטי בעשור האחרון.כמה מגמות מפתח הופיעו כי הם שיפור מהותי בביצועים, שימושיות ונגישות.

מהירות משופרת ויציבות

מערכות מודרניות שאינן מגע למדוד במהירויות של לחות.סורקים לייזר שפעם נדרשו דקות ללכוד חלק אחד עכשיו ללכוד מאות אלפי נקודות בשני. Handled מובנה של מכשירים, המופעל על ידי מעבדים קומפקטיים וחבילות סוללות, מציעים דיוק ברמה מעבדה בחבילה קטנה מספיק כדי להתאים תרמיל. ⁇ photometry באמצעות מצלמות DSLR ו תפרים אוטומטיים הפכו על מדידה של בנייה שגרתית עבור יישומים אוטומטיים וזמני בדיקה אוטומטיים.

משוב בזמן אמת הוא פריצת דרך נוספת.S. Scanners עכשיו להציג תצוגה מקדימה של הענן נקודתי המצטבר, המאפשר למפעילים לזהות אזורים מפספסים באופן מיידי. חלק מהמערכות משלבות יחידות מדידה לא רצויות (IMUs) ומחשוב על לוח כדי לעקוב אחר עמדת הסורק, לחסל את הצורך לייזרים מעקב חיצוני או מטרות פוטומטריות בתרחישים רבים.

החלטה ודמוקרטיה

טכנולוגיית חיישן התקדמה לספק פרטים בסדר גודל יותר.CCD ו CMOS מצלמות עם החלטות מגה פיקסל, בשילוב עם רכיבים אופטיים מדויקים, לאפשר מדידה של תכונות שהיו בעבר מוגבל ל- CCD ו CMOS של שלב אלגוריתמי עבור אור מובנה עכשיו להשיג תת-pixel interpolation, דוחפת את ההחלטה לאחר מכן מתחת 10 μm. בתור לייזר profiling, מצלמות מהירות גבוהה ו-reter ספקטרום, שיפור מסנמי מתכת כגון פני השטח כגון לחץ על פני מתכת.

פיצוי סביבתי גם התבגר.מערכות רבות משלבות ניטור טמפרטורה ותיקון מתמטי כדי להסביר את ההתרחבות התרמית.בידוד ActiveRaination או פיצוי תנועה מבוסס תוכנה מאפשר מדידה מדויקת בקומות המפעל עסוקות - סביבה מזיקה היסטורית למדידות אופטיות.

שילוב עם עיבוד נתונים ו-AI

הנתונים הגולמיים מ מדידות שאינן מגע הם לעתים קרובות ענן נקודה צפופה או מיש. עיבוד מיליוני נקודות אלה למידע משמעותי היה צוואר בקבוק.חידושי תוכנה אחרונים ממינוף מקבילות על יחידות עיבוד גרפיות (GPUs) לרשום, מסנן ו decimate נתונים בתוך שניות. פלטפורמות המבוססות על ענן מאפשרות לצוותים באתרים שונים לשתף פעולה על אותה תכונת נתונים.

אינטליגנציה מלאכותית, במיוחד למידה עמוקה, מצאה כמה תפקידים.מערכות זיהוי פגם אוטומטיות מאומנות על נתונים גדולים של סריקות פני השטח כדי לזהות דנטות, שריטות, או סטייה של מודלים CAD ללא פרשנות אנושית. AI מסייע גם בפסגת מידע - חלקים ממגדת רקע בסריקות - ובהשלמת אזורי נתונים באמצעות מודלים של Smantic instructing.

יישומים בתעשיות

הגמישות של מדידה לא מגע הובילה לאימוץ נרחב בתחומים שבהם דיוק, מהירות, וחוסר פולשניות הם דבר חשוב.

ייצור ואוויר

רכיבים אוויריים - כגון להבים טורבינות, עור כנף והילוך נחיתה - חייבים לענות על סובלנות הדוקה מאוד. סריקת ללא מגע יכול לבדוק משטחים מעוקלים מורכבים ללא הסיכון של שריטות הנגרמות על ידי בדיקה או דה-המראה. לייזר עוקבים עם בדיקות מעוגלות (הבדיקה עצמה נותרה ללא מגע, באמצעות משולש לייזר) משמשים באופן שגרתי כדי להתאים חלקים גדולים של גלימות במהלך הסורקים.

ייצור Additive (3D הדפסה) גם נהנה.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.ב.המבנה המדורג של הגאומטריה השכבת, ואימות החלק הסופי של כל ההסתמכות על שיטות לא מגע, שכן המבנים המודפסים העדין לא יכולים לעמוד בפני כוחות בדיקה.

רכב

מערכות אבטחת איכות לרכב חייבות לנהל גרסאות מרובות וחיישנים שאינם מגע בודקים הכל מחסימת מנוע (באמצעות מיזוג אוויר או פרוטנומטריה לייזר) לפעפיים של דלת-מרחב ופלושוּת. מדידת קואונד משתמשת לעתים קרובות בנשק מבוטא עם בדיקות לייזר שאינן מגע ולא של מגע, במקום בדיקות לייזרים של מגע, צמצום מחזור על ידי 70% או גוף רכב שלם יכול להיות מסורק בתוך כמה דקות של תאים רובוטיים.

מערכות ניהול (ADAS) גם תלויות ב calibration מדויק של חיישנים.מצלמות ויחידות לידר מותקנות לכלי רכב ועמדותיהם חייבות להימדד לדיוק תת-מילימטר ביחס למערכת הקואורדינט של הרכב - שוב, לא מגע עוקבים אופטיים מועסקים.

מורשת תרבותית ואמנות

היסטוריה ראויה דורשת טיפול עדין.לא-מגע מדידה מאפשר לקונסטלטורים ליצור תאומים דיגיטליים של פסלים שבריריים, חפצים ארכיאולוגיים, וחזיתות אדריכליות שלמות ללא מגע פיזי כלשהו.דוגמה קלאסית היא סריקה של דמויות הצבא של טרהקוטה בסין, שבו סורקי לייזר כבשו כל מחסנים ופרטיות ללא סיכון של קירור עתיק או מסוקים יש מפות בלתי נגישים, כדי לנתח את הציורים דיגיטליים של דחוסים ובודדים (מדומים) באמצעות סורקים).

רפואי וביוטכנולוגיה

בבריאות, מדידה לא מגע חיוני עבור אבחון צורה ותנועה ללא אי נוחות או סיכון של זיהום. coherence coherence tomography (OCT) משתמשת ביןפרומטריה כדי לצלם את הרשתית והתירס עם פתרון micrometer. סורקים אור מבנה ליצור מודלים תלת מימדיים של פני הגוף עבור אסתטיקה, אורתולים, ותכנון כירורגי (למשל, אזור שריפת אולטרסאונד עבור בדיקות דלקתיות, אולטרסאונד, כולל תקופות דם מתמשך).

כיוונים עתידיים ומסקנות

מדידה מכנית לא מגע עדיין מתפתחת.כמה מגמות מתפתחות מבטיחות אפילו יכולות גדולות יותר:

  • (FLT:0) מנגנונים משובצים: FLT:1 חיישנים עתידיים עשויים להשתלב בציוד חכם, מדידות דיווח ישירות כדי לשלוט בלולאות. למערכות מיקרו-אלקטרוניקה (MEMS) מבוססות לייזר ניתן להדפיס בעלות נמוכה עבור פריסה בכל מקום.
  • (FLT:0) Multi-modal fusion:veFLT:1) שילוב נתונים של לייזר, חזון, חיישנים אקוסטיים, אינדוקטיביים בתוך מערכת מדידה אחת יספק מידע עשיר יותר ויתגבר על מגבלות אישיות.
  • (FLT:0) בדיקה מודרך: FLT:1 רובוטים ניידים נושאים חיישנים שאינם מגע ישוטו מפעלים, הסתמכות עצמית כדי לבדוק ציוד מפתח ללא התערבות אנושית.
  • (FLT:0)Quantum sensing:FreaLT:1) בטווח הארוך יותר, חיישנים קוונטיים-enhanced באמצעות אור דחוס או סבך פוטונים מבטיחים לדחוף דיוק מעבר למגבלת הזרימה הקלאסית, המאפשרים מדידות בקנה מידה הנוכחי בלתי ניתן להשיג.
  • (FLT:0) Ubiquitous 3D דיגיטציה: ibph:1 ; לימוזינה כיתה צרכנים מוטבע בסמארטפונים כבר מאפשר סריקה 3D מקרית, שכן עלויות חומרה יורדות ועיבוד הופך מבוסס ענן, עסקים קטנים ותחביבים יאמצו מדידת ללא מגע ברמה מקצועית עבור כל דבר החל עיצוב רהיטים להדפסה אישית 3D.

טכנולוגיות מדידה מכניות שאינן מגע הגיעו רחוק משילובים אופטיים מוקדמים וחיישנים פשוטים של ימינו משלבות לייזר, פוטוגרםמטרי, קול וטכניקות אור מובבנות עם תוכנה עוצמתית ואינטליגנציה מלאכותית כדי לספק מדידה מדויקת, מהירה ולא פולשנית על פני רוחב של יישומים.ההתכנסות המתמשכת של פתרון גבוה יותר, עלות נמוכה יותר, ואוטומציה גדולה יותר מבטיחה כי חידושים אלה ימשיכו להעריך כיצד אנו פועלים יותר, שיפור של הנדסה פיזית, הבנה טובה יותר של הנדסה טובה יותר, שיפור יותר של הנדסה, שיפור יותר של הנדסה, וטכנולוגיות שלנו.

לקריאה נוספת, לחקור משאבים ממנהיגים בתעשייה כגון FLT:0Keyence's MeasureveFLT:1, FLT:2ZEISS מטרופולין תעשייתי מטרולוגיהFLT 3, ומאמרים טכניים מ-FLT:4Qualities MagazineFLT:5 מקורות אלה מציעים מפרטים מפורטים, מחקרים, ספקים, והשוואה של מתרגלים המבקשים ליישם יחסי מגע לא-מגע בזרימה שלהם.