Valutazione delle prestazioni metrologiche di un sensore di distanza confocale cromatico su superfici non cooperative

L'importanza del controllo qualità in ambito industriale è cresciuta notevolmente negli ultimi decenni, soprattutto in seguito alla miniaturizzazione sempre più avanzata dei componenti. In questo contesto sono particolarmente interessanti i sistemi di ispezione dotati di sensori di distanza confocali cromatici, rivelatisi strumenti fondamentali grazie alla loro capacità di effettuare misurazioni accurate e, soprattutto, non invasive su componenti con caratteristiche geometriche sub-millimetriche. Tali sensori trovano applicazione diretta in vari campi, dall'elettronica alla meccanica di precisione sino a settori particolarmente sviluppati come quello aerospaziale e dei dispositivi medicali. Questo lavoro di tesi si concentra sulla valutazione delle prestazioni metrologiche di un sensore di distanza confocale cromatico su superfici non cooperative, particolarmente sfidanti per i sistemi di misura ottici. Attraverso una serie esaustiva di campagne sperimentali si è investigato come alcuni fattori, che modificano la riflessione del fascio luminoso, influenzino i risultati delle misurazioni, riducendo così la qualità degli stessi. Fra questi: inclinazione, materiale, finitura, colore e rugosità. Per poter valutare le prestazioni del sensore, è stato necessario confrontare le misurazioni utilizzando un sistema noto per la sua eccellente accuratezza e ripetibilità: il sistema tastatore a contatto. Quest’ultimo, è stato fondamentale per poter quantificare l’errore commesso dal sensore apprezzando contestualmente la reale bontà delle sue prestazioni. Una prima campagna sperimentale ha avuto come obiettivo la determinazione dell'angolo di inclinazione limite oltre il quale l'errore riscontrato supera l’MPE (Maximum Permissible Error) del sensore. Successivamente sono state effettuate valutazioni dimensionali e di forma su sfere tarate, al termine delle quali è stato possibile osservare una significativa correlazione tra queste due campagne. Ed infine è stata considerata l'influenza di diverse colorazioni superficiali su campioni polimerici lisci e piani, nonché una valutazione combinata di rugosità e inclinazione delle superfici, per esaminarne l’effetto sui risultati ottenuti. Questi ultimi hanno confermato che le misurazioni sono fortemente influenzate dai fattori precedentemente menzionati. Tuttavia, tenendo conto delle limitazioni di applicabilità emerse da questo studio, il sensore garantisce prestazioni, in termini di accuratezza, assolutamente confrontabili con quelle ottenute con il sistema a contatto. Tali considerazioni dimostrano la validità del sensore di distanza confocale cromatico come strumento affidabile per misurazioni metrologiche in ambito industriale, in particolar modo quando non risulta possibile utilizzare il sistema tastatore a contatto.