04. března 2026 21:54

PGI: Digitální revoluce ukrytá v konstrukci snímače

V metrologii profilu povrchu neustále narážíme na jeden zásadní kompromis: buď měříme s vysokým rozlišením na krátké dráze, nebo měříme s velkým rozsahem, ale ztrácíme detaily. U klasických indukčních snímačů (LVDT) je tento limit dán fyzikou cívky a magnetického pole. Britský výrobce přesné měřicí techniky Taylor Hobson přišel koncem 80. let minulého století s řešením, které tento „metrologický paradox“ rozbilo. Pojďme se podívat na technologii PGI (Phase Grating Interferometer), která je dnes standardem pro špičkovou profilometrii.

Co je to PGI a proč by vás to mělo zajímat?

Zkratka PGI označuje fázový mřížkový interferometr. Na rozdíl od běžných snímačů, které spoléhají na elektrickou indukci, PGI využívá světlo a optickou mřížku integrovanou přímo ve snímači přístroje.

Představte si to jako laserové pravítko s neuvěřitelně jemným dělením, které je „schované“ uvnitř hlavy snímače. Když se hrot pohybuje po povrchu, laserový paprsek se odráží od mřížky a vytváří interferenční obrazec. Ten je pak elektronicky převeden na digitální informaci o výšce.

Hlavní výhody: Proč PGI dominuje?

1. Rozlišení bez kompromisů: Zatímco u konkurence s rostoucím rozsahem (např. 10 mm) rozlišení dramaticky klesá, PGI si drží stabilitu. Dokáže nabídnout rozlišení v řádech nanometrů i při měřicím rozsahu v desítkách milimetrů.
2. Linearita v celém rozsahu: U běžných snímačů musíte často řešit, ve které části rozsahu měříte, protože uprostřed jsou přesnější než na krajích. PGI je díky digitální mřížce lineární všude. To je kritické pro měření velkých asférických čoček nebo hlubokých drážek.
3. Tuhost a rychlost: Celý systém je mechanicky nesmírně tuhý. To umožňuje měřit rychleji bez vzniku vibrací, které by u měkkých indukčních systémů znehodnotily data.

Srovnání s jinými technologiemi: Kde je ten rozdíl?

• Proti indukčním snímačům: Indukce je skvělá na drsnost, ale u komplexních tvarů (kontur) naráží na šum a nelinearitu při velkých výchylkách. PGI je v tomto směru o generaci dál – je to „digitální vs. analog“.
• Proti bezkontaktním systémům: Optika je fantastická na citlivé povrchy, které nesmíte poškrábat. Ale pokud potřebujete měřit hluboké otvory, strmé svahy nebo povrchy s proměnlivou odrazivostí, mechanický dotek s PGI technologií je stále nepřekonatelně spolehlivý a přesný.
• Proti laserovým interferometrům: Klasické laserové interferometry jsou sice přesné, ale extrémně citlivé na proudění vzduchu a změny teploty v laboratoři. PGI mřížka je uzavřená ve snímači, což ji činí mnohem odolnější pro reálné dílenské prostředí.

Shrnutí pro praxi

Pokud vaše měrové středisko řeší úkoly, kde potřebujete v jednom kroku změřit drsnost i přesný tvar (konturu) velkého dílu, technologie PGI je v podstatě jedinou volbou, která vás nenutí ke kompromisům. Je to srdce přístrojů řady Form Talysurf, které definovaly moderní kontrolu kvality v ložiskovém i optickém průmyslu.

Tip pro technology: Při výběru přístroje se neptejte jen na „nejlepší rozlišení“, ale na „rozlišení při maximálním rozsahu“. Tam se totiž láme chleba.

Evoluce: Od PGI k PGI Novus

Původní PGI systémy byly revoluční, ale měly jedno omezení: byly primárně „jednosměrné“. Měřily směrem dolů. Pokud jste chtěli změřit tloušťku stěny nebo horní i spodní hranu drážky, museli jste díl složitě otáčet.

PGI Novus (představený v roce 2018) je výsledkem další vlny patentů, které se soustředily na duální snímání.

• Měření nahoru i dolů (Dual Direction): Novus dokáže měřit v obou směrech se stejnou přesností a stejnou přítlačnou silou. To je kritické pro měření vnitřních průměrů, ložiskových drah nebo vstřikovacích trysek.
• Rozsah až 20 mm (a více): Novus posunul vertikální rozsah při zachování rozlišení v řádu nanometrů.
• Měřicí síla: Nové systémy umožňují elektronicky řídit přítlak hrotu už od 0,5 mN. To je klíčové, pokud měříte měkké materiály nebo ultra-přesnou optiku, kde i škrábnutí o hloubce pár nanometrů znamená zmetek.

Pokud dnes investujete do technologie PGI Novus, kupujete si absolutní světovou špičku s možností obousměrného snímání, kterou využívají i národní metrologické instituty (NPL v Británii nebo NIST v USA).

Nicméně, výhody patentované technologie PGI (Phase Grating Interferometer) – tedy kombinaci obrovského rozsahu a nanometrového rozlišení – můžete získat i v cenově dostupnějších modelech. Konkrétně v řadě Form Talysurf Laser nebo ve vysoce stabilním systému PGI Vesta. Tyto stroje jsou ideální volbou pro provozy, které vyžadují nekompromisní digitální snímání PGI, ale nepotřebují komplexní funkce nejvyšší řady Novus. Tím Taylor Hobson umožňuje využívat špičkovou optickou interferometrii i v běžné laboratorní a kontrolní praxi, kde by standardní indukční snímače už narážely na své fyzikální limity.

Bc. David Hladík, IMECO TH s.r.o.