Utiliser le balayage laser pour inspecter la propreté des pièces

Ces deux pièces identiques comportent une rainure pour l'application du mastic. La partie de gauche présente une faible contamination globale mais une forte contamination dans la rainure. La partie de droite montre le contraire. Cela démontre la puissance de la détection par imagerie par rapport aux mesures intégrales ou ponctuelles qui pourraient fournir des résultats trompeurs dans de telles situations.

Garder les surfaces des pièces exemptes de contaminants est crucial dans de nombreux processus de fabrication modernes, tels que le collage et le soudage, le revêtement et les applications sous vide. Compte tenu de cette exigence et de la demande croissante de numérisation et de documentation de ces processus, il existe un réel besoin d'équipements de mesure capables d'évaluer la propreté de l'ensemble de la pièce.

En combinant la méthode ultra-sensible de détection de fluorescence induite par laser avec le concept de balayage laser, Fraunhofer IPM a développé des dispositifs pour l'inspection de pièces allant de moins de 1 pouce carré à des dizaines de pieds carrés.

L'un de ces appareils est le F-Scanner, qui utilise un faisceau laser violet ou ultraviolet pour donner une fluorescence aux résidus organiques tels que les lubrifiants d'étirage et de refroidissement, les huiles de barbotage, les agents de démoulage, les flux et les empreintes digitales. Ces contaminants émettent alors leur propre lumière qui contraste avec la surface métallique nue et propre, qui elle-même ne présente aucune fluorescence.

Pour les revêtements et les contaminants connus, l'appareil peut être calibré pour obtenir des données de mesure quantitatives. Sa limite de détection est de 0,1 à 1 mg/m². ft., ce qui correspond à seulement quelques nanomètres d’épaisseur de couche. L'étalonnage nécessite des valeurs de référence, telles que des mesures gravimétriques à l'aide d'une échelle de précision. S'il n'est pas calibré, l'appareil est réglé en usine sur un standard de fluorescence pour garantir que les résultats d'unités identiques ou différentes sont toujours comparables.

L'optique puissante du scanner et la détection rapide du signal de fluorescence permettent à l'appareil d'effectuer plus d'un million de mesures individuelles par seconde. C'est suffisamment rapide pour suivre le rythme des applications à grande vitesse, telles que le traitement des bandes métalliques. Sur la base des données de mesure, le logiciel crée une carte numérique du paysage de contamination ou de revêtement sur toute la surface. Pour les pièces encore debout, la résolution optique dépend du temps de cycle requis et est généralement de 200 à 1 000 µm.

Le scanner est disponible en versions autonomes et en ligne et peut également être intégré aux équipements de production. La version autonome est basée sur l'unité 2D ou une unité 1D traversante, selon la taille de la pièce. Il est équipé d'une chambre d'échantillon de taille appropriée, qui garantit un fonctionnement sûr au laser de classe 1.

La version en ligne, généralement basée sur l'unité 1D, offre des interfaces mécaniques, électriques et logicielles personnalisables. Sa conception monolithique convient à un fonctionnement dans des environnements propres et difficiles et peut inclure une fenêtre échangeable sans outil, un refroidissement par eau, un système de gaz de purge et des amortisseurs. Le système laser de classe 3b doit être fermé ou convenablement protégé pour garantir un fonctionnement sûr du laser. Le système est livré avec des entrées et sorties sécurisées, qui peuvent être connectées à une logique de verrouillage, et une commande du laser actionnée par clé.

Avec une vitesse de numérisation allant jusqu'à 400 lignes par seconde, le modèle 1D peut capturer des pièces ou des bandes métalliques à une vitesse de traitement de 150 m/min. avec ¼ po. résolution. Cela équivaut à plus de 2 000 mesures par pied carré. Il peut également être monté sur un robot, un axe linéaire ou un portique, permettant une capture flexible et rapide de pièces complexes de taille presque arbitraire, telles que celles issues de processus de moulage sous pression ou de formage de panneaux. Pour les petites pièces mesurant jusqu'à 24 x 24 pouces, le modèle 2D avec son mode de numérisation 2D inhérent est le plus approprié.

L’inspection par fluorescence rapide et complète des surfaces des pièces à l’aide de scanners laser aide les fabricants à obtenir une assurance qualité transparente dans les processus et industries exigeants. Cela peut réduire le nombre de rejets et améliorer la qualité, la sécurité et la durée de vie des produits. De plus, cela peut ouvrir la voie à des processus de nettoyage et de revêtement plus durables, basés sur des données, qui pourraient bénéficier d’un retour d’information direct du dispositif d’inspection.