venerdì 3 gennaio 2014

Storia del micrometro - 千分尺的歷史 - История микрометра - History of the micrometer - Geschichte des Mikrometers - Historia del micrómetro - Histoire du micromètre

La sua evoluzione

Il micrometro è uno strumento che permette di misurare oggetti di piccole dimensioni, soprattutto durante la progettazione o la produzione. La maggior parte dei micrometri viene utilizzato per misure esterne, ma ci sono anche micrometri per interni, di profondità, per filettature e per ruote dentate. 
Alcuni micrometri hanno incudini intercambiabili, che consentono di raccogliere nello stesso strumento quattro portate. Il suo impiego ha preso piede dopo la rivoluzione industriale in quanto sono state introdotte le macchine utensili originariamente per soddisfare l'esigenza degli orologiai, per parti piccole e molto precise. 
La fabbricazione di motori a vapore ed altri meccanismi complessi, ha reso necessario determinare le misure in modo affidabile per garantire le specifiche di progettazione.

Il primo micrometro

Proprio a causa delle ragioni sopra descritte, nel 1772, James Watt  che fu di grande aiuto nello sviluppo della macchina a vapore, trasformandola in una sorgente di potenza economica sfruttabile grazie ad una valvola di regolazione – nota ancora oggi come "regolatore di Watt" – ideò il primo strumento che funzionava come un micrometro moderno.
Il micrometro di Watt, formato da due ganasce che potevano essere spostate su e giù ruotando un perno filettato, era da banco e consisteva in un meccanismo a cremagliera e pignone collegato a fili rotanti per permettere di conservare la misurazione. In pratica, una lama di misurazione, collegata all'intelaiatura posta in posizione avanzata per entrare in contatto con l’oggetto da misurare. La forma di "U" di Watt diventò standard sui micrometri successivi.
Lo scopo dell’invenzione era quello di migliorare la produzione di macchine di grandi dimensioni durante la Rivoluzione Industriale. Le aziende manifatturiere avevano problemi di assemblaggio delle varie parti, perché non c'era un modo appropriato per misurare con precisione le misure di piccole dimensioni. 
Il “Lord Cancelliere”

Un altro inglese, Sir Henry Maudslay, che ha concepito il primo laboratorio-industria moderno, sviluppò nel 1805 un micrometro da banco che era in grado di misurare distanze minime. Il disegno era simile a quello di Watt: aveva due piastre collegate da una vite filettata. Maudslay inventò il micrometro capace di misurare un decimillesimo di pollice (0,0001 in ≈ 3 μm). 
Lo strumento venne soprannominato "Lord Cancelliere" poiché veniva usato per risolvere eventuali controversie circa la precisione delle lavorazioni le cui misure contestate erano state assunte con altri dispositivi. Lo strumento era così preciso che una serie di prove effettuate su di esso nel 1918 lo trovarono ancora preciso.


Jean – Louis Palmer

In Francia, Jean Palmer costruì il primo micrometro portatile. Era abbastanza piccolo da essere azionato con una sola mano, permettendo di misurare fogli di metallo od altre piccole parti, in qualsiasi punto della catena di montaggio.
Il micrometro portatile Palmer ottenne un brevetto, N° 7518 il 7 settembre 1848 dal Ministero dell'Agricoltura e del Commercio ed il suo disegno fu mostrato al Salone di Parigi nel 1867. Il design ha già molte parti del micrometro moderno, tra cui la bussola, la ghiera, lo stelo e l’incudine. 
Il margine di lettura della bussola di Palmer era leggermente assottigliata verso il basso per intersecare i gradi sulla ghiera. La circonferenza della bussola era divisa in 50 parti uguali, fornendo uno spostamento pari a 0,01 millimetri. 
Così, dal disegno di Palmer, è stata costituita la base del moderno micrometro. Il micrometro standard di oggi dispone di un telaio a forma di "U" ed è possibile azionarlo con una mano. Molti produttori condivisero questo disegno comune, la cui origine risale proprio all'inventore francese, ma è stato un produttore americano a portare per primo il dispositivo al mercato di massa.

Joseph Whitworth

Joseph Whitworth era un ex impiegato di Maudslay che migliorò il design del “Lord Cancelliere” introducendo una vite micrometrica in grado di misurare con un'approssimazione di un millesimo di pollice ossia 2,54 centesimi di millimetro.                                                          
Il disegno fu così innovativo che fu esposto alla Grande Esposizione delle Opere dell'Industria di tutti i Popoli a Londra nel 1851.
Prima macchina da misura commercializzata

Brown & Sharpe
David Brown, suo figlio Joseph R. e Lucian Sharpe erano ingegneri americani che iniziarono la loro attività riparando orologi nei primi anni del 1800 a Providence, Rhode Island, Stati Uniti.
J.R. Brown e Lucian Sharpe videro il micrometro Palmer a Parigi e si resero conto che era la soluzione ad un problema che li affliggeva da tempo: misurare la lamiera da consegnare ai clienti con lo spessore giusto. In questo modo si poteva evitare il costo delle spedizioni superflue, prima di riuscire a dare al cliente il prodotto giusto. 
Brown & Sharpe migliorarono la progettazione modificarono il design di Palmer ed ottennero un brevetto negli Stati Uniti nel 1899. Infatti, mentre i disegni del brevetto di Palmer sono stati scrupolosamente rappresentati, la sua realizzazione non è stata eseguita come avrebbe dovuto. Per esempio, non offriva un morsetto di bloccaggio ed ancora più importante, le linee graduate non erano state equamente distanziate. 
Brown & Sharpe perfezionarono la struttura originale utilizzando uno stelo con un passo più piccolo. 
Il micrometro: ideato in Inghilterra, sviluppato in Francia, diventò realtà in America.
Fabbrica Brown & Sharpe Providence, Rhode Island, Stati Uniti
Riassumendo:

mercoledì 25 dicembre 2013

sabato 21 dicembre 2013

Futuro: Micrometro laser - 型千分尺 激光 - Микрометром лазер - Mikrometer Laser - Micrometer laser - Micrómetro láser - Micromètre laser

Misura di diametri ad altissima precisione

http://www.aeroel.it/it/prodotti/sensori-e-micrometri-laser-biasse-xls-per-la-misura-di-diametro-e-ovalita-ad-altissima-precisione.html

Caratteristiche tecniche


Usi - 的用途 - Использует - Bräuche - Uses - Usos - Utilisations

 Utilizzi tipici del micrometro laser

Misura di prodotti trasparenti (Glass Logic)

Le superfici di separazione tra vetro ed aria risultano opache al raggio laser e possono essere "viste": la distanza tra il primo e l'ultimo bordo corrisponde alla misura del diametro esterno. Uno speciale software di elaborazione del segnale video ignora tutte le transizioni all'interno di questi due bordi estremi. La misura del diametro interno non è possibile.

Funzionamento micrometro laser

Come Funziona ?

I calibri a luce Laser Aeroel della serie XLS utilizzano un Diodo Laser quale sorgente di luce monocromatica e coerente ad alta intensità, per generare un sottile fascio collimato sull'oggetto da misurare. Questo fascio viene deflesso a velocità costante da uno specchietto rotante posto nel fuoco di una lente in modo da farlo traslare parallelamente a sé stesso nella zona di misura. Durante il suo movimento nel campo di misura, il raggio laser intercetta l'oggetto da misurare e ne proietta l'ombra verso il ricevitore.
La durata dell'ombra è proporzionale alla dimensione trasversale del pezzo da misurare, mentre la durata della luce è correlata alla posizione dell'oggetto stesso nel campo di misura. Nel ricevitore, una lente raccoglie tutta la luce che proviene dal trasmettitore e la concentra su di un fotodiodo ad alta velocità. Il segnale del fotodiodo, dopo opportune manipolazioni, viene elaborato dal microprocessore che calcola i tempi di Luce / Ombra e ricava le misure di diametro e posizione. Anche altre quote, determinate da segmenti di ombra o di luce, possono essere misurate con grande precisione ed in frazioni di secondo: in qualsiasi caso in cui i bordi di una o più ombre possano rappresentare la dimensione da misurare, i calibri laser sono la soluzione ideale al problema di controllo.
In pratica lo strumento si compone di un trasmettitore che contiene il diodo laser ed il sistema ottico / meccanico per la scansione e di un ricevitore dove sono alloggiati il fotodiodo rivelatore e l'elettronica per l’elaborazione del segnale ottico. L'elettronica interna al calibro si compone di 4 schede, comuni a tutti i calibri Aeroel (sistema Unica)
Scheda 1: alimentatore
Scheda 2: driver motore e diodo laser
Scheda 3: elaborazione segnale video e determinazione bordi Luce/Ombra (Edge Detecting)
Scheda 4: CPU e comunicazioni


All'uscita della scheda 3 sono disponibili i segnali binari (impulsi) che, trasmessi ad un’unità elettronica Aeroel tipo CE-10 o IBU , permettono di calcolare il diametro e la posizione del pezzo. In tal caso l'elaborazione dei segnali viene effettuata dal microprocessore presente nell'unità elettronica esterna: i calibri XLS sono così compatibili a tutti gli effetti ai calibri ALS della precedente generazione. Le modalità di elaborazione dei segnali e le performance del calibro sono determinate dal software residente nella memoria EPROM dell'unità esterna.
La scheda 4, dotata di un proprio software residente in memoria Flash e riprogrammabile dall'esterno, consente l'elaborazione interna delle misurazioni e permette di utilizzare il calibro come un vero e proprio sensore intelligente: i risultati delle misurazioni sono trasmessi all'esterno attraverso le line di comunicazione Ethernet / Rs232 / Rs485. Le tipologie e le modalità di misura ed i protocolli di comunicazione, dipendendo essenzialmente dal software installato nel calibro, sono descritti nel manuale del Software.

SCHEMA DI FUNZIONAMENTO BI ASSE