Autocolimador

Un autocolimador es un instrumento óptico para la medición de ángulos sin contacto . Se utiliza habitualmente para alinear componentes y medir deflexiones en sistemas ópticos o mecánicos. Un autocolimador funciona proyectando una imagen sobre un espejo objetivo y midiendo la deflexión de la imagen reflejada con respecto a una escala, ya sea visualmente o mediante un detector electrónico. Un autocolimador visual puede medir ángulos de hasta 1 segundo de arco (4,85 microrradianes), mientras que un autocolimador electrónico puede tener una resolución hasta 100 veces mayor.

Los autocolimadores visuales se utilizan a menudo para alinear los extremos de las varillas láser y comprobar el paralelismo de las superficies de ventanas y cuñas ópticas. Los autocolimadores electrónicos y digitales se utilizan como patrones de medición de ángulos, para monitorizar el movimiento angular durante largos periodos de tiempo y para comprobar la repetibilidad de la posición angular en sistemas mecánicos. Los servoautocolimadores son versiones compactas especializadas de los autocolimadores electrónicos que se utilizan en bucles de retroalimentación servo de alta velocidad para aplicaciones de plataforma estable. Un autocolimador electrónico se calibra normalmente para leer el ángulo real del espejo.

El autocolimador electrónico es un instrumento de medición de ángulos de alta precisión capaz de medir desviaciones angulares con una exactitud de fracciones de segundo de arco, únicamente por medios electrónicos, sin ocular óptico.

La medición con autocolimador electrónico ofrece rapidez, precisión y rentabilidad, lo que la convierte en uno de los procedimientos más prácticos disponibles. Ampliamente utilizados en talleres, salas de herramientas, departamentos de inspección y laboratorios de control de calidad, estos instrumentos de alta sensibilidad están diseñados para medir desplazamientos angulares extremadamente pequeños, perpendicularidad, torsión y paralelismo.

La tecnología actual ha mejorado el instrumento de autocolimación para permitir mediciones directas de los haces láser incidentes. Esta capacidad posibilita la alineación entre óptica, espejos y láseres. Esta fusión entre la tecnología centenaria de autocolimación y los avances recientes en tecnología láser ha dado como resultado un instrumento versátil capaz de medir la alineación entre múltiples líneas de visión con respecto a: el datum mecánico, la alineación de la cavidad láser, la medición del paralelismo de múltiples rodillos en maquinaria de rodillos, el ángulo de divergencia del láser y su estabilidad espacial.

El concepto de autocolimación como instrumento óptico se concibió hace aproximadamente un siglo para mediciones angulares sin contacto, como las que se realizan en las estaciones totales . La tecnología híbrida satisface una necesidad recientemente desarrollada por las nuevas aplicaciones fotónicas, que han creado la alineación y medición de ópticas y láseres. La implementación del enfoque motorizado ofrece una dimensión de medición adicional al enfocar el área a examinar y realizar alineaciones y desviaciones de la alineación en la escala de micras. Esto es relevante tanto en la fase de ajuste como en las fases de prueba y examen final de los sistemas integrados. Se han realizado avances recientes con el objetivo de servir a la industria fotónica AR/VR, lo que incluye el desarrollo de la interalineación, la fusión de varias longitudes de onda, incluyendo NIR, en un solo sistema, y ​​mediciones de matrices láser múltiples como VCSEL con respecto a otros sensores ópticos, para mejorar las mediciones ópticas angulares precisas a una resolución de 0,01 segundos de arco.

Los recientes avances en metrología óptica han ampliado la función del autocolimador, pasando de la medición angular de un solo eje a sistemas de medición multifuncionales e integrados. Mediante la combinación de sensores de imagen digital, iluminación multiespectral y análisis computacional, los instrumentos modernos basados ​​en autocolimadores pueden realizar diversos diagnósticos ópticos que tradicionalmente requerían múltiples dispositivos de laboratorio independientes.

Estos sistemas utilizan la sensibilidad inherente del autocolimador a las desviaciones angulares como marco de referencia común para mediciones adicionales, como el perfilado del haz láser, la caracterización del frente de onda, la alineación multieje y la verificación geométrica. Al operar dentro de un eje óptico y un sistema de coordenadas comunes, estos instrumentos reducen los errores de alineación acumulativos que surgen cuando las mediciones se distribuyen entre dispositivos separados.

Los sistemas integrados basados ​​en autocolimadores se diseñan cada vez más para su uso in situ y en línea, lo que permite la alineación y verificación en tiempo real durante los procesos de ensamblaje óptico o fabricación láser. Este enfoque contrasta con los laboratorios ópticos convencionales, donde las mediciones suelen realizarse fuera de línea y de forma secuencial.

Este concepto se ha implementado en diversas plataformas híbridas de metrología óptica desarrolladas por fabricantes, y también se describe en la literatura académica y de patentes que aborda la alineación automatizada y la fabricación inteligente.

El prototipo más avanzado de esta tecnología es el denominado Autocolimador de Estación Total, que integra en un solo instrumento hasta 10 instrumentos diferentes que se pueden seleccionar con solo pulsar un botón.

A medida que aumenta la complejidad de los sistemas ópticos, la metrología integrada basada en autocolimadores se considera cada vez más un método práctico para consolidar múltiples mediciones ópticas en un único instrumento trazable.

Un autocolimador electrónico puede utilizarse para medir la rectitud de componentes de máquinas (como guías) o la rectitud de las líneas de movimiento de dichos componentes. Por ejemplo, la medición de la planitud de placas de granito se puede realizar midiendo la rectitud de múltiples líneas a lo largo de la superficie plana y sumando las desviaciones angulares de las líneas sobre la superficie. Los avances recientes en aplicaciones permiten medir la orientación angular de las obleas . Esto también puede hacerse sin obstruir la visión de la superficie de la oblea. Es aplicable en máquinas de medición y procesamiento de obleas. Otras aplicaciones incluyen:

• Plantillas de montaje de aeronaves
• Pruebas de satélite
• Turbinas de vapor y de gas
• Maquinaria de propulsión marina
• imprentas
• Compresores de aire
• Grúas
• Motores diésel
• reactores nucleares
• Transportadores de carbón
• Construcción y reparación naval
• Laminadoras
• fábricas de varillas y alambre
• Cilindros de extrusora

Aplicaciones de medición óptica:

• Medición de retroreflectores
• Medición de prismas de techo
• Procedimientos de ensamblaje óptico
• Alineación de los sistemas de suministro de haces
• Alineación de la cavidad láser
• Comprobación de la perpendicularidad de las varillas láser con respecto a su eje.
• Medición en tiempo real de la estabilidad angular de los elementos del espejo.

• Autocolimación
• Colimador

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