Bogata oferta producentów optycznych urządzeń pomiarowych obejmuje urządzenia manualne i sterowane CNC – od mikroskopów i projektorów profili po zaawansowane, wielkozakresowe maszyny. Wykorzystywane są w wielu branżach i doskonale nadają się do pomiaru m.in. elastomerów, pianek, tworzyw sztucznych, ale też wyrobów ze stali i aluminium. Ich cechą charakterystyczną jest praca z dwoma rodzajami oświetlenia: światłem odbitym i przechodzącym.

Urządzenia podstawowe
Do podstawowych optycznych urządzeń pomiarowych należą lupy umożliwiające mierzenie długości, średnic, grubości linii, podziałki gwintu itd. Korzystanie z nich nie przysparza użytkownikom żadnych problemów, podobnie jak wymiana płytek pomiarowych.

Najprostszym i najpowszechniejszym typem optycznych urządzeń pomiarowych 2D są projektory profili. Występują w dwóch odmianach: jako projektory poziome lub pionowe. Przeznaczone są do szybkich, nieskomplikowanych pomiarów cech jedno- i dwuwymiarowych: długości, promieni i średnic, kątów, odległości między prostymi, punktami i okręgami, a także do pomiaru gwintów (skok, średnica wewnętrzna, średnica zewnętrzna i podziałowa, kąt gwintu itd.). Wyposażenie projektora w procesor danych pozwala na tworzenie konstrukcji geometrycznych, pomiary relacji między elementami oraz ich ocenę względem tolerancji wymiaru. Urządzenia te stosuje się w pracowniach pomiarowych i warsztatach powiązanych z fabrykami i zakładami w sektorach produkcji maszyn, oprzyrządowania oraz w przemyśle elektronicznym, chemicznym i metalowym. Dzięki projektorom można łatwo i szybko sprawdzić profile i powierzchnie poszczególnych mierzonych części, np. narzędzi skrawających i narzędzi do pobierania próbek, elementów wykrojników, krzywek, kół zębatych, frezów formierskich, gwintów itp.

Przejście w trzeci wymiar

Znacznie bardziej zaawansowanymi i uniwersalnymi urządzeniami do pomiarów optycznych są mikroskopy, które służą do analizy struktury jakościowej i ilościowej oraz tekstury surowców, materiałów i gotowych produktów. Współcześnie wyposaża się je np. w ekrany dotykowe i elektronikę obliczeniowo sterującą. Coraz powszechniej wykorzystywane mikroskopy 3D umożliwiają pomiary w trzech osiach, a obraz mierzonego detalu przenoszony jest do komputera za pośrednictwem kamery cyfrowej. Oprogramowanie umożliwia zaawansowaną obróbkę obrazu do celów pomiarowych i obserwacyjnych. Dodatkowo wydajność pomiarów można zwiększyć dzięki zastosowaniu np. szerokokątnych obiektywów mikroskopowych o dużej odległości roboczej.

W zależności od rodzaju wykorzystywanego światła mikroskopy dzieli się na świetlne (optyczne), elektronowe, jonowe i rentgenowskie. Największą popularnością cieszą się optyczne, wśród których z kolei wyróżnia się mikroskopy stereoskopowe, metalograficzne i cyfrowe. Stereoskopowe umożliwiają przestrzenne widzenie obiektu i pozwalają na obserwację z dużą głębią ostrości. Wyposażone są w dwa niezależne tory optyczne (dla obojga oczu), a światło biegnące w oddzielnych torach wytwarza obraz postrzegany jako trójwymiarowy. Mikroskopy metalograficzne z kolei wykorzystuje się w metalografii do analizy głównych cech materiałowych (określenie wielkości ziarna, obliczanie udziału fazowego i porowatości, opis wad materiału). Próbki metalograficzne są nieprzezroczyste, dlatego do ich analizy wykorzystuje się światło odbite. Mikroskopy cyfrowe natomiast służą do cyfrowego obrazowania i analizy badanego obiektu. Bardzo często w miejscu tubusa z okularami wbudowany jest w nich system do akwizycji danych obrazów (np. kamera z sensorem CCD lub CMOS). Dodatkowo wyposaża się je w zmotoryzowane układy sterowania w osiach XYZ, dzięki czemu umożliwiają obserwację dużych obrazów w płaszczyźnie przedmiotowej i analizę topograficzną.

Mikroskopy znajdują zastosowanie w wielu branżach przemysłu. W motoryzacyjnym służą np. do analizy błędów lakierów samochodowych, kontroli jakości komponentów układu bezpieczeństwa w pojazdach oraz badania czystości elementów układu paliwowego. W przemyśle tworzyw sztucznych wykorzystywane są m.in. do sprawdzania defektów i połączeń tworzyw. W przemyśle opakowań służą do analizy mikroskopowej folii wielowarstwowych, a w metalurgicznym – do badania mikrostruktury, analizy chemicznej i struktury metali. W przemyśle elektronicznym z kolei mikroskopy pozwalają np. ocenić poprawność wykonania połączeń lutowanych.

Od projektorów profili do zaawansowanych centrów pomiaru
Do budowy optycznych systemów pomiarowych posłużyły rozbudowane projektory pomiarowe. Pierwszą na świecie trzyosiową optyczną maszynę do pomiarów zaprojektowano w 1977 r. – miała zmotoryzowane osie XYZ, panel sterujący, oprogramowanie i wbudowany monitor. Natomiast pierwsze samodzielne systemy do pomiarów optycznych powstały w latach 80. XX w. Początkowo znalazły one zastosowanie w branży automotive i przemyśle elektronicznym.

Postęp technologiczny i miniaturyzacja umożliwiły intensywny rozwój i tworzenie coraz bardziej zaawansowanych urządzeń. Współczesne systemy zapewniają wysoką dokładność i powtarzalność pomiarów złożonych przedmiotów. Producenci oferują i dwuosiowe systemy manualne, i w pełni zautomatyzowane trzyosiowe układy z sensorami krawędziowymi. Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii komputerowej wzrastają możliwości oprogramowania maszyn pomiarowych (oferują m.in. zaawansowaną wizualizację powierzchni czy obsługę modeli CAD), co sprawiło, że znalazły one zastosowanie również w innych gałęziach przemysłu: od lotniczej po meblową.

Współczesne maszyny pomiarowe są uniwersalne, dokładne i szybkie, a ich obsługa jest bardzo uproszczona. Mogą być stosowane bezpośrednio na liniach produkcyjnych, co pozwala na natychmiastową zmianę ustawień parametrów maszyny, zapobiegając produkcji wadliwych części. Pomagają operatorowi do minimum obniżyć czas pomiaru pierwszego elementu w fazie zmiany produkcji. Dzięki zastosowaniu stykowej sondy możliwe są kombinowane pomiary optyczne oraz stykowe. Maszyny te potrafią wykonać pomiary: statyczny (średnice, długości, promienie, odległości i kąty między punktami i prostymi, przeciętne średnice kuli), geometryczny (symetria, równoległość, prostopadłość), kształtu (średnice obrotowe, otwory i rowki, okrągłość, współosiowość, bicie, cylindryczność), a także pomiar gwintów (średnice nominalne, średnice średnie, skok, kąty wierzchołkowe, długość gwintu itp.) i nakrętek (asymetria, kąty pomiędzy płaszczyznami itp.). Bez wątpienia dzięki coraz bardziej zaawansowanym funkcjom optyczne systemy pomiarowe idealnie wpisują się w nowe zadania, z jakimi muszą się mierzyć kolejne obszary przemysłu.