logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Optyczny pomiar szkła 15x20 mm – jak precyzyjnie unieruchomić i wypoziomować próbkę? AI

viayner 07 Lis 2025 10:05 429 26
REKLAMA
  • #1 21744237
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam.
    Projektuję urządzenie do optycznego pomiaru pewnych elementów, ze względu na poufność projektu nie mogę niestety załączyć żadnych rysunków. Postaram się opisać w miarę dokładnie problem:
    - Pomiar metodą optyczną dla uproszczenia (nieistotne z punktu widzenia pomiaru) urządzenie to jest rura, która na dole ma kamerę, na górze rury znajduje się płaska platforma do umieszczania próbki, pod nią jest przesłona sterowana elektronicznie, krytyczne jest to, że powinna ona być niedaleko od badanej próbki (parę mm), na platformie jest szczelina ograniczająca pole pomiarowe (powiedzmy 15 mm x 3 mm), na niej leży próbka, którą jest w uproszczeniu kawałek nieprzezroczystego szkła z naniesionym wzorem, przyjmijmy uproszczenie, że jest to szczelina powiedzmy 100 µm x 10 mm na ciemnym szkle. Nad wszystkim jest źródło światła.
    - Problem, jaki napotkałem, to sposób umieszczania próbki, próbka (płytka szklana 15 x 20 mm) musi być powtarzalnie umieszczana w tym samym miejscu względem platformy pomiarowej/kamery/szczeliny oraz wypoziomowana względem platformy pomiarowej.

    Samo umieszczenie próbki można ograniczyć prowadnicami czy pinami centrującymi, to nawet dobrze działa. Problem to docisk próbki do platformy pomiarowej, przy braku docisku próbka porusza się podczas pomiaru o 100–200 µm, a to dyskwalifikuje pomiar. Dodatkowo bez docisku poziomowanie próbki nie jest idealne, jako że mogą się one minimalnie różnić.
    Testowałem mechaniczny docisk, sprawdza się, ale nie do końca, próbki to delikatne elementy optyczne, nie można praktycznie dotykać górnej części próbki, jedynie krawędzie są dopuszczone do dotykania. Element dociskający musi dodatkowo zapewnić w miarę łatwą wymianę próbki.
    Testowałem sposób z podciśnieniem, ale tu są ograniczenia, jako, że znajduje się tam ruchoma przesłona dość blisko (pod spodem) próbki, to ogranicza rozmiar komory i podciśnienie.

    Może któryś z kolegów ma pomysł, jak umieścić próbkę i jak ją mechanicznie unieruchomić.
    Dziękuję za zainteresowanie.
    Pozdrawiam
  • REKLAMA
  • #2 21744285
    jozgo
    Poziom 42  
    Posty: 7289
    Pomógł: 1015
    Ocena: 1321
    Rozmiar komory do podciśnienia można powiększyć przez zbiornik zewnętrzny.
    Jak w kompresorze, ale podciśnienie.
  • #3 21744312
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam.
    Tak właśnie próbuję, większej średnicy przewody, większy otwór/szczelina, ale sama platforma ze szczeliną ciśnieniową ma 6-7 mm grubości, więc komora w niej około 5 mm wysokości, działa to dość słabo.
    Zbiornik zewnętrzny - nie bardzo mam gdzie go umieścić.
    Pozdrawiam
  • #4 21744355
    jozgo
    Poziom 42  
    Posty: 7289
    Pomógł: 1015
    Ocena: 1321
    Zbiornik? Przy pompce podciśnieniowej.

    Dodano po 49 [sekundy]:

    Trudno tak bez rysunków technicznych...
  • #6 21744404
    jozgo
    Poziom 42  
    Posty: 7289
    Pomógł: 1015
    Ocena: 1321
    Zostaje mechanika precyzyjna.
    Taśma chwytająca próbki z napędem jak w projektorze filmowym (uproszczenie).
  • #7 21744594
    Millaka
    Poziom 24  
    Posty: 2248
    Pomógł: 59
    Ocena: 226
    Pomyślałeś o mocowaniu magnetycznym?
    Próbka mocowana w uchwycie poza urządzeniem i wkładana do urządzenia, gdzie magnesy pozycjonują uchwyt z próbką.
  • REKLAMA
  • #8 21744709
    gklub
    Poziom 34  
    Posty: 1689
    Pomógł: 291
    Ocena: 712
    Kiedyś na grzanym stoliku mierzyłem kondensatory grubowarstwowe na podłożach ceramicznych.
    Sprawdził mi się taki uchwyt wycięty z prostej (płaskiej) 1 mm blachy z dość twardego Al - chyba PA6.
    Powtarzalna pozycja, łatwa wymiana i docisk do podłoża.

    Ręczny szkic techniczny uchwytu z blachy aluminiowej do pomiaru kondensatorów

    Powinien ktoś wyciąć laserem.
    Całość przyklejona.
  • #9 21744973
    andrzejlisek
    Poziom 32  
    Posty: 3637
    Pomógł: 82
    Ocena: 707
    viayner napisał:
    Wiem, ale niewiele mogę udostępnić.


    Oryginalnych rysunków, projektów nie możesz umieszczać, bo podpisałeś jakąś umowę z karami za naruszenie. W takim razie, proponuję umieścić fikcyjny, analogiczny projekt. Tak, jakbyś swój problem "przetłumaczył" na inny, analogiczny.
  • #10 21746823
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam,
    na wstępie dziękuję za zainteresowanie.
    Załączam "rysunek" układu odpowiadającego względnemu sposobowi działania. Może on coś rozjaśni, proszę pytać, jeżeli coś jest niezrozumiałe.
    Mocowanie próbki do stołu pomiarowego (przepraszam za niektóre zwroty, nie do końca wiem, jak to się poprawnie powinno nazywać po polsku) powinno zapewnić powtarzalną orientację XY (to zapewniają prowadnice) oraz wypoziomowanie próbki względem stołu pomiarowego oraz jej unieruchomienie. Testy wykazały, że podczas pracy przesłony elektromagnetycznej jej mikrodrgania powodują przesunięcie się próbki rzędu 100 µm, co jest nieakceptowalne. Dlatego wymagane jest, aby próbka była na czas pomiaru unieruchamiana.
    Jak wspominałem, próbka nie może być dotykana od góry (element optyczny), "dotyk" może uszkodzić wzór na płytce, jedyną możliwością są krawędzie. Do zaakceptowania jest około 1 mm na powierzchni płytki przy krawędziach.
    Testowałem mechaniczne unieruchamianie, ale zdarzały się przypadki, że po "zamknięciu" mocowania próbka unosiła się o kilkadziesiąt µm, a to dyskwalifikuje pomiar.
    Jestem otwarty na każdy pomysł.
    Wracając do mocowania pneumatycznego, przesłona elektromagnetyczna znajduje się tuż pod stołem pomiarowym i szczeliną pomiarową, występują tam niewielkie szczeliny powietrzne, które w połączeniu ze stosunkowo małą objętością komory (spód stołu pomiarowego obejmujący przesłonę, całość ma 5 mm wysokości) dawały zbyt małe podciśnienie.
    Pozdrawiam

    Schemat układu pomiarowego z próbką, źródłem światła i optyką
  • #11 21746874
    jozgo
    Poziom 42  
    Posty: 7289
    Pomógł: 1015
    Ocena: 1321
    Mikrodrgania 0,1mm to może nie próbki a tej kolumny pomiarowej?
    Natomiast jakość mechanicznego mocowania zależy tylko od dokładności mechanizmu.
    No ale w tej dziedzinie to trudno będzie o specjalistę w dzisiejszych czasach.
  • REKLAMA
  • #12 21746908
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam,
    robiłem pomiary przed i po uruchomieniu przesłony i to ona powoduje widoczne przesunięcia próbki, inna "mechanika" obecna w układzie nie powoduje widocznych w pomiarze zmian.
    Kombinowałem z damperami tłumiącymi, ale to nadal nie rozwiązuje problemu jednoczesnego wypoziomowania i unieruchomienia próbki.
    Kolumna pomiarowa to jeden blok.
    Pozdrawiam
  • #13 21746949
    jozgo
    Poziom 42  
    Posty: 7289
    Pomógł: 1015
    Ocena: 1321
    Ale przesłona nie dotyka próbki.
    Jakikolwiek ruch próbki po ruchu przesłony może być spowodowany przeniesieniem przez ruch kolumny lub ruchem powietrza.
    To drugie chyba wykluczamy?
    No bo czym jeszcze?
  • #14 21746962
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam,
    Przesłona to bistabilny element, coś w rodzaju bistabilnego przekaźnika, który porusza metalowym elementem stanowiącym właściwą przesłonę. Niestety wszystko ma swoją masę, mimo że małą, to jednak zauważalną.
    Przesłona nie dotyka próbki, jest ona tuż pod stołem pomiarowym — płytka metalowa/szklana o grubości 1 mm, zakrywa i odsłania szczelinę pomiarową. Czyli mamy "kanapkę": próbka leży na stole pomiarowym, a pod nim, nie dotykając go (jedyne sprzężenia to przez cały korpus), jest przesłona.
    Ruchy powietrza — nie oczekiwałbym tak dużych. Jeden z prototypów to stół pomiarowy całkowicie szklany, tak że brak fizycznego otworu — szczeliny pomiarowej, a przesuwanie próbki nadal obserwuję.
    Pozdrawiam
  • #15 21746971
    mipix
    Poziom 38  
    Posty: 4053
    Pomógł: 490
    Ocena: 1460
    A może podejśc do tematu z innej strony. Czy da się zniwelować zły docisk probki jakimś elementem optycznym w torze pomiarowym? Jakiś autofocus. Może coś na wzór sterowanej soczewki w laserze odczytującym.
  • #16 21747012
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam,
    tak, mam układ ogniskujący, dodanie przesłony/szczeliny zwiększa zakres ogniskowania/ostrości, ale próbka musi być analizowana w dość dużym zakresie i istotne jest, aby określić też jakość wzoru, tzn. np. czy jest on na tym samym poziomie. Jeżeli użyję ogniskowania w szerszym zakresie, mogę zaakceptować próbkę z większym błędem niejednorodności.
    Nie bardzo chcę rozbudowywać układ optyczny, abym mógł sprawdzać różne obszary oddzielnie, nie ma też specjalnie miejsca na taką rozbudowę.
    Pozdrawiam
  • REKLAMA
  • #17 21747193
    Madrik
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 12481
    Pomógł: 622
    Ocena: 1164
    Jeżeli szybkość pomiarów nie jest ważna, to może zamiast pozycjonować próbkę, pozycjonować urządzenie pomiarowe?
    Skan laserowy w celu określenia położenia próbki względem stałych punktów pomiarowych, określenie miejsca ustawienia urządzenia pomiarowego względem próbki i ustawienie go w danej pozycji?
    Tylko wtedy musimy zbudować odpowiednio precyzyjny mechanizm ruchu i dodać skaning laserowy.

    Jeżeli chodzi o manipulowanie płytką, to jak rozumiem, jej wypoziomowanie jest proste do realizacji. Zostaje kwestia ustawienia.
    Pomyślałem o pomyśle pneumatycznym.
    Wąskie baloniki w rurkach, wysuwające się podczas pompowania o niewielką wartość, ale zależną wprost od ciśnienia wewnątrz.
    Po dwa takie pneumatyczne popychacze na krawędź.


    Schemat pozycjonowania próbki za pomocą czujników i popychaczy pneumatycznych
  • #18 21747289
    gklub
    Poziom 34  
    Posty: 1689
    Pomógł: 291
    Ocena: 712
    >>21747012
    Masz jednocześnie pozycjonowanie i docisk skośnymi krawędziami uchwytu.
    Można też docisk c zrobić jako osobną dźwigienkę na ośce ze sprężyną - wtedy jest większy zakres wymiarów próbek.
    U mnie wszystkie były 10x10x0,6mm.
  • #19 21747708
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam,
    pomysł z dźwignią już przerabiałem i chyba do niego wrócę.
    Pomysł z pozycjonowaniem całego urządzenia będzie trudniejszy w realizacji, jako że musimy "ruszyć" optykę, kamerę i mechanikę ważącą około 1 kg względem próbki o wadze kilku g, dodatkowo koszty jego realizacji zaczynają być nieco zbyt wysokie względem całego projektu.
    Myślałem o ramieniu XYZ, ale tu znowu koszty ramienia przekraczają sensowność projektu.
    Próbka musi być zarówno w określonej pozycji XY (to prowadnice zapewniają), jak i wypoziomowana. Zaobserwowałem, że mimo iż jest to równe szkło, leży na równej powierzchni, to jestem w stanie zaobserwować minimalne wariacje końców płytki wskazujące na brak idealnego poziomu – jakby jeden z końców był lekko uniesiony. Tu docisk załatwia sprawę, dodatkowo docisk eliminuje mikrodrgania próbki.
    @gklub masz na myśli te prowadnice z krawędziami pod kątem ostrym względem próbki? Tu obawiam się, że użytkownik, wkładając próbkę, może doprowadzić do jej zakleszczenia pod małym kątem i po zapięciu całość pęknie.
    Na projekt patrzę też z punktu widzenia wygody użytkownika – on tę próbkę musi jakoś w miarę dogodnie umieścić.
    Pozdrawiam
  • #20 21747723
    gklub
    Poziom 34  
    Posty: 1689
    Pomógł: 291
    Ocena: 712
    1. Mógłbyś nie robić żadnego docisku, gdyby pochylić całość tak, aby próbka "wpadała" grawitacyjnie opierając się na "podciętych" krawędziach a i b.
    2. Jeżeli powierzchnia próbki pozwala drugim sposobem jest użycie:
    Chwytak próżniowy w kolorze złotym z trzema wymiennymi końcówkami
    i umieszczanie w dopasowanym systemie gniazdo-wspornik całego zestawu próbka-chwytak na cały czas pomiaru.
    Docisk zapewniony przez przyssawkę, mniej manipulacji i łatwiejsze operowanie.
    Duża masa ograniczy drgania.
  • #21 21747737
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam,
    Podcięcia? Masz na myśli ramkę, w którą wpada próbka? Tu trudności mogą się pojawić, gdyż próbki są w zasadzie takich samych rozmiarów, ale z pewną tolerancją, czyli musiałbym zapewnić pewną swobodę, a to potencjalne źródło przesunięć.
    Nie pamiętam, czy wspominałem, ale próbka nie może być dotykana z góry!
    Pozdrawiam
  • #22 21747825
    gklub
    Poziom 34  
    Posty: 1689
    Pomógł: 291
    Ocena: 712
    Wobec tego na stoliku umieszczasz trzy bolce średnicy 2mm o wysokości zbliżonej do grubości próbki.
    Dwa np. wzdłuż krawędzi 20mm, jeden na środku krawędzi 15mm tak, aby próbka miała właściwą pozycję po dosunięciu.
    Wokół szczeliny pomiarowej w odległości np. 2mm od krawędzi wyfrezuj rowek 2mm szerokości i 100µm głębokości.
    Zamiast frezowania możesz rozważyć naklejenie średniotwardej folii samoprzylepnej np. ptfe grubości 50-100µm z wyciętym wzorem "fosy".
    W dnie rowka zrób otwór np. 0,6mm i wprowadź tam kapilarę na wcisk i podłącz ją do zbiornika próżni przez zawór iglicowy.
    Zawór zdław tak, aby przyssanie następowało np. w ciągu 3s po położeniu próbki. Wtedy nie musisz stosować elektrozaworu, chociaż byłoby elegancko z zaworem.
    Umieszczanie próbki przez nasunięcie do oporu i zdejmowanie również przez odsunięcie z położenia pomiarowego.
    Taki rozmiar "fosy" da docisk ok. 8-10N.
  • #24 21747844
    Staszek_Staszek
    Poziom 34  
    Posty: 3889
    Pomógł: 116
    Ocena: 839
    Ciekawym czy ta mechaniczna przesłona to przesłona:

    Optyczny pomiar szkła 15x20 mm – jak precyzyjnie unieruchomić i wypoziomować próbkę? AI

    Czy też może migawka? To istotne, aby wiedzieć jaki jest zwrot wprowadzanych drgań.
    Może wystarczy zwiększyć masę korpusu, aby zmniejszyć amplitudę drgań. Na próbę można coś ciężkiego przykleić taśmą, albo w inny sposób to przymocować.
    Czy można całość nieco pochylić np. 15-30 stopni, aby próbka pozycjonowała się grawitacyjnie do zderzaków?

    Optyczny pomiar szkła 15x20 mm – jak precyzyjnie unieruchomić i wypoziomować próbkę? AI
  • #25 21747934
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam.
    Przesłona to jest migawka, jako, że z pomiaru odejmuję tło. Przepraszam za błąd językowy.
    Pochylenie nie jest problemem, samo pozycjonowanie za pomocą 3 pinów, jak wspomniałem, wydaje się być wystarczające, ale próbka powinna być dociśnięta do stołu pomiarowego.
    Pozdrawiam
  • #26 21748016
    Staszek_Staszek
    Poziom 34  
    Posty: 3889
    Pomógł: 116
    Ocena: 839
    viayner napisał:
    ale próbka powinna być dociśnięta do stołu pomiarowego.

    A czemu ona nie chce sama się przytulić do stołu? Jakieś pyłki? Stolik nie jest płaski? Płytka nie jest płaska?
    Ja gdy dotykam swoje płaskie próbki do płaszczyzny pomiarowej, to one trzymają się bez kleju i muszę się postarać aby je oderwać lub przesunąć.
    Takie rzeczy robię gdy sprawdzam płaskość detali i używam do tego sprawdzianów szklanych.
    Gdy położę detal na krążek szklany (optical flat, nie wiem jak to się po polsku nazywa), taki jak na fotce:

    Sprawdzian szklany Mitutoyo z widocznymi pierścieniami interferencyjnymi

    I detal jest odpowiednio płaski, to widzę pierścienie interferencyjne i mogę obrócić całość o 180, a detal od szkła nie odpada.
    Jeżeli przed połączeniem nie usunę kurzu, to odpadnie.
    Sprawdziłbym płaskość próbek szklanych i stolika.
    Gdyby próbki wykonane były ze szkła Float, to jest duże prawdopodobieństwo, że będą się "lepiły" do optycznie płaskiego podłoża.
    Ja mam szkło o grubości 2 mm. Nie wiem czy robią cieńsze.

    PS. Napisałem "optycznie płaskie", ale aż tak płaskie być nie musi. Odchyłka 1/4 µm może styknąć.
  • #27 21748796
    viayner
    Poziom 43  
    Posty: 10575
    Pomógł: 1557
    Ocena: 2009
    Witam,
    właśnie do końca tego nie rozwiązałem, może mikro poduszka powietrzna, nadal nierówności stołu pomiarowego itd. Teraz drukuje się stół pomiarowy z podstawką na próbki ze szkła, to powinno sporo wyjaśnić. Tu może wystąpić efekt "zassania", a to też nie do końca pożądane, próbki mają być łatwo wymienialne, a "szarpanie się" z próbką to pierwszy krok do uszkodzenia jej powierzchni.
    Pozdrawiam

Podsumowanie tematu

✨ Dyskusja dotyczy problemu precyzyjnego unieruchomienia i wypoziomowania próbki szklanej o wymiarach 15x20 mm w urządzeniu do optycznego pomiaru. Próbka musi być powtarzalnie umieszczana względem platformy pomiarowej, z zachowaniem orientacji XY i stabilności podczas działania elektromagnetycznej przesłony, której mikrodrgania powodują przesunięcia próbki rzędu 100 µm. Przesłona znajduje się tuż pod platformą, nie dotykając próbki, co wyklucza docisk od góry. Proponowano różne rozwiązania mechaniczne, w tym mocowanie magnetyczne, taśmy chwytające, uchwyty z aluminium lub PA6 wycinane laserowo, a także pneumatyczne popychacze w formie wąskich baloników do docisku krawędzi próbki. Rozważano także alternatywne podejścia, takie jak kompensacja ruchów próbki przez układ optyczny z autofokusem lub pozycjonowanie całego urządzenia pomiarowego względem próbki za pomocą skaningu laserowego. Problemem pozostaje jednoczesne zapewnienie stabilnego unieruchomienia i wypoziomowania próbki bez uszkodzenia wzoru na szkle oraz ograniczenia przestrzenne i konstrukcyjne urządzenia.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA