Разработка поворотного стола "пост" для координатно-измерительных машин
Оснащение координатно-измерительной машины разработанным программно-управляемым электрическим поворотным столом, позволяющим увеличить дискретность измерительной системы и сократить количество калиброванных положений щупа, что сокращает время измерения.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.02.2019 |
| Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
АО "Высокие технологии", г. Омск, Россия
Разработка поворотного стола "пост" для координатно-измерительных машин
Тигнибидин А.В., Такаюк С.В.,
Тигнибидин Д.В., Пастухова О.П.
Аннотация
При работе на координатно-измерительной машине (КИМ) LK 8.7.6 были выявлены недостатки и предложены решения, которые существенно расширяют возможности по проведению измерений и значительно сокращают временные затраты на измерение. Одним из таких решений, было оснащение КИМ разработанным программно-управляемым электрическим поворотным столом, который позволяет увеличить дискретность измерительной системы и сократить количество калиброванных положений щупа, что сокращает время измерения. Основная идея в использовании высокой точности КИМ, чтобы осуществлять измерения сложных деталей со всех сторон, вращая ее поворотным столом с невысокой точностью поворота, при этом, не меняя поворота самой измерительной системы машины. Поворотный стол позволит подстраивать не измерительную систему под деталь, а саму деталь подстраивать под измерительную систему. Такое оснащение незаменимо при измерении сложных агрегатов с множеством граней, не ортогональных базовым поверхностям, а также в случае косых отверстий в них, когда подобрать положение измерительной системы невозможно или очень трудозатратно.
Ключевые слова: поворотный стол, координатно-измерительная машина, повышение производительности измерений.
I. Введение
Развитие технологий невозможно без качественного контроля. Использование станков с числовым программным управлением в производстве ужесточило требования к используемым средствам контроля и более частому использованию для измерений координатных измерительных машин (КИМ). Современные КИМ представлены огромным множеством моделей, что позволяет выбрать машину в соответствии с решаемыми задачами, условиями эксплуатации (температура, давление, влажность, запыленность) и финансовыми возможностями предприятия. КИМ - универсальное устройство: контрольно-измерительные операции можно осуществлять как на этапе отработки и освоения новой продукции, так и при серийном изготовлении деталей, а также позволяет за одну установку контролировать практически все нормируемые параметры, и в лаборатории, и в цеховых условиях.
Основное преимущество современных КИМ - возможность автоматизации всего процесса как на этапе реализации координатного метода измерений, так и на этапе обработки результатов измерений, а так же возможность осуществлять контроль качества крупных корпусных деталей сложных поверхностей с повышенной точностью и достоверностью результатов измерений.
измерительная машина поворотный стол
II. Постановка задачи
Процесс измерения на КИМ заключается в том, что любую поверхность или профиль можно представить состоящей из бесконечного числа точек и если известно положение в пространстве какого-то ограниченного числа точек (массив точек), т.е. определены их координаты, то по соответствующим формулам (алгоритмам) можно рассчитать размеры этих поверхностей (профилей), а также расположение поверхностей (профилей) в пространстве между собой. К примеру, если на идеальной окружности измерить три точки, то они определяют диаметр окружности, поскольку из геометрии известно, что через три точки может быть проведена окружность и притом только одна.
Принципиальная схема всех КИМ практически идентична и состоит из трех взаимно перпендикулярных устройств для измерения линейных величин и датчика контакта, который может перемещаться в пространстве с отсчетом этих перемещений одновременно по трем линейным измерительным устройствам. При касании (контакте) наконечника датчика с точкой на измеряемой поверхности датчик выдает команду для считывания значений координат Х, У, Z в момент касания. Иногда КИМ снабжаются съемными или постоянными круговыми столами, что дает возможность производить измерение положения точек в пространстве через угловую координату ц в сочетании с линейными, т.е. измерять положение точек в полярных координатах.
Сложнейшая сверхточная измерительная головка и прецизионный поворотный стол, вместе с соответствующим программным обеспечением, необходимым для установки на платформу КИМ, требуют значительных финансовых затрат, а в использовании - продолжительного времени на наладку и калибровку перед проведением измерений, а так же сложности и дороговизны в обслуживании.
III. Теория
Конструктивная схема механической части всех КИМ построена таким образом, что деталь, к примеру, в виде параллелепипеда, находящаяся на измерительной позиции машины, может быть измерена по всем поверхностям, кроме поверхности, на которой она установлена. А если установить эту деталь на специальную подставку, чтобы она не располагалась всей плоскостью на столе, то можно будет измерить элементы этой детали на всех поверхностях без перестановки, за исключением частей поверхности, на которых деталь установлена. Измерения на КИМ осуществляются при относительных перемещениях детали и датчика контакта. В разных конструкциях машин эти относительные перемещения осуществляются по-разному - перемещением датчика касания по всем координатным осям или по некоторым координатам перемещается измеряемая деталь. Единого подхода здесь нет, но чаще деталь при измерении неподвижна, а датчик касания перемещается. Такую компоновку используют при измерении крупногабаритных деталей с большой массой. При измерении небольших деталей стол с деталью часто перемещается по одной координате и редко по двум. Название осей Х, У, Z весьма условно, чаще всего ось с наибольшим диапазоном измерения этой машины называют осью Х, а ось, перпендикулярную основанию, - осью Z. Но бывают и другие обозначения.
На базе координатно-измерительной машины LK V совместно с сотрудниками секции "Метрология и приборостроение" ОмГТУ был разработан макет, программно-управляемого электрического поворотного стола, обладающий быстродействием, компактностью установки, универсальностью и производительностью, не имея при этом высокой точности позиционирования. Данное устройство было внедрено на АО "Высокие технологии".
Схема принципа действия разработанного поворотного стола для КИМ показана на рис.1.
Рис.1. Принципиальная схема поворотного стола для КИМ
IV. Результаты экспериментов
Установленное на персональном компьютере (ПК) программное обеспечение (ПО) управляет измерительной головкой (ИГ) КИМ и непосредственно не взаимодействует с поворотным столом (ПС). Поворотным столом через плату-контроллер управляет специальное ПО управления ПС, написанное разработчиками стола и устанавливаемое на ПК, которое ведет взаимный обмен данными с ПО управления КИМ. ПО управления ПС показано на рис.2.
Рис.2. Интерфейс программы управления поворотным столом для КИМ
Управлять поворотным столом возможно непосредственно из интерфейса программы показанной на рис.2, либо в программном режиме, вызывая требуемые параметры управления столом из ПО управления КИМ при написании программы измерений. Передаваемые на драйвер параметры вращения - направление вращения стола вокруг собственной оси, скорость вращения, угол поворота, а также угол наклона стола.
Схематично электрический поворотный стол имеет следующий вид, показанный на рис.3.
Рис.3. Общий вид поворотного стола для КИМ
V. Обсуждение результатов
Основная идея разработки - замена дорогостоящего прецизионного поворотного стола его аналогом, менее точным, однако гораздо более дешевым. Из-за того, что прецизионный стол является лишним в паре с высокоточной измерительной головкой, а недостающую точность стола восполняет точностью самой измерительной машины путем перебазировки после каждого перемещения детали с ПС.
Проанализировав работу "ПОСТ" в условиях серийного массового производства и полного контроля изделий на авиационном производстве, выявлено, что использование такого стола - взамен прецизионного - сводит количество калибровочных положений к минимуму, позволяет обходиться в значительной степени недорогой измерительной системой и существенно упрощает и сокращает время измерительного процесса. Такое оснащение необходимо при измерении сложных агрегатов со множеством граней, не ортогональных базовым поверхностям, а также в случае косых элементов в них, когда подобрать положение измерительной системы очень затруднено или принципиально невозможно. То же справедливо и для деталей вращения, имеющих, к примеру, отверстия на всей боковой поверхности.
VI. Выводы и заключение
Программное обеспечение с разработанным электрическим поворотным столом устанавливается на любую системную платформу ПК и взаимодействует с любым промышленным языком программирования КИМ, позволяет исключить использование дорогостоящего (на порядок выше в сравнении с разработкой) прецизионного поворотного стола, сократить число калибровочных положений до минимума, упрощая и сокращая процесс измерения при сохранении заявленной погрешности измерений, что приводит к повышению производительности на 50-60%. Производственные испытания на реальных деталях подтвердили заявленные показатели.
В настоящее время изготавливается коммерческий образец поворотного стола "ПОСТ" показанный на рис.4 для всех типов портальных КИМ.
Рис.4. Внешний вид коммерческого образца поворотного стола
На погрешность измерения корпуса не влияет точность угла поворота стола. Точность измерения зависит только от погрешности самой КИМ. Для достижения высоких результатов точности измерения используется методика, реализованная в программном продукте взаимодействия КИМ и поворотного стола.
Список литературы
1. Renishaw apply innovation. Контактные измерительные системы для координатно-измерительных машин // Изделия для КИМ. Техническая информация, 2003-2006. № Н-1000-5170-18-В.40 с.
2. Современные технологии автоматизации. 2014-2016.
3. Maxon motor. Program 2014/15-High Precision Drives and System // Журнал спецификация, 2015.393 с.
4. Промышленное диагностическое оборудование и инжиниринг - ПЕРГАМ http://www.pergam.ru/articles/kim. htm (Дата обращения 20.05.2017 г.)
5. Делкам Урал. Компьютерные технологии в инженерном деле // Журнал поставщика измерительной техники и программных продуктов.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение назначение и общее описание устройства координатно-измерительных машин как устройств, для измерения физических и геометрических характеристик объекта. Принцип работы мобильных координатно-измерительных машин, техника лазерного сканирования.
презентация [850,4 K], добавлен 10.04.2019Контроль уровня и концентрации жидкости. Структурное моделирование измерительных каналов. Разработка схемы автоматизации измерительной системы. Выбор передаточной функции. Анализ характеристик (временной, статистической, АЧХ, ФЧХ) средств измерения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.12.2013Роль контрольно-измерительной техники в обеспечении качества и конкурентоспособности продукции. Требования к мобильным координатно-измерительным машинам фирмы FARO. Особенности портативных измерительных манипуляторов, принцип работы лазерного сканера.
реферат [1,5 M], добавлен 07.03.2010Применение координатно-измерительных машин в современной метрологии, контроль сложных поверхностей с помощью контактного сканирования и сравнения с математической моделью. Контроль геометрических параметров деталей заготовительно-штамповочной линии.
реферат [1,4 M], добавлен 03.06.2019Состав технических устройств контроля ГПС, распространенные средства прямого контроля с высокой точностью заготовок, деталей и инструмента. Модули контроля деталей вне станка. Характеристика и возможности координатно-измерительной машины КИМ-600.
реферат [854,2 K], добавлен 22.05.2010Совместное применение измерительной техники и методов информационных технологий в одних и тех же областях. Автоматизированные средства измерения как техническая база процессов диагностики. Сбор, хранение и обработка больших массивов исследуемых данных.
реферат [26,9 K], добавлен 15.02.2011Построение математической модели измерительной системы. Метод синтеза алгоритмов обработки измерительной информации о многокомпонентных перемещениях и деформациях подвижного объекта. Постановка и реализация задачи, анализ полученных результатов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.04.2015Устройство и принцип действия широкоуниверсальных координатно-расточных станков при единичном и серийном производстве. Критерии развития технических объектов: расчет, определение изменения. Программное управление шпинделем и режущим инструментом.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 26.06.2009Применение измерительной техники. Точность и диапазоны измерения. Номенклатура измеряемых величин. Производительность измерительных операций. Определение и тестирование параметров охлаждающей способности закалочных сред. Мониторинг зданий и сооружений.
реферат [31,3 K], добавлен 19.02.2011Характеристика методов измерения и назначение измерительных приборов. Устройство и применение измерительной линейки, микроскопических и штанген-инструментов. Характеристика средств измерения с механическим, оптическим и пневматическим преобразованием.
курсовая работа [312,9 K], добавлен 01.07.2011Методика выполнения измерений температуры воды. Разработка инструкции по поверке преобразователя перепада давления. Стандартизация и метрологическое обеспечение функционирования измерительной информационной системы. Обработка результатов измерений.
курсовая работа [241,4 K], добавлен 24.04.2012Параметры системы для реализации технологического процесса. Расчет поворотного привода, редуктора поворотного привода, наклонного привода. Структура системы управления лазерным комплексом и её разработка. Разработка схемы электрических соединений.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 16.08.2015Выбор и техническое описание датчика уровня топлива, вторичного преобразователя и промышленного контроллера. Разработка программно-аппаратного комплекса, проект распределенной измерительной системы и структура управляющей программы микроконтроллера.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 30.08.2010Проектирование автоматической линии для изготовления детали типа вал-шестерня. Синтез и анализ компоновок автоматических линий. Динамический расчет и проектирование силового стола координатно-расточного станка. Нормирование технологического процесса.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 11.09.2010Канал регулирования соотношения компонентов топлива и суммарного расхода. Метод измерения комплексного сопротивления мостовой измерительной схемы датчика расхода топлива. Разработка схемы электрической принципиальной, ее описание. Расчет усилителей.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 13.11.2015Контроль точности геометрических параметров. Состояние технологического процесса. Автоматизированные координатно-измерительные машины стационарного и мобильного типов. Задачи статистического управления процессами и контрольные границы на карте.
статья [14,4 K], добавлен 03.07.2013Расчет и обоснование основных технических характеристик металлорежущих станков. Разработка кинематической схемы и динамический расчет привода главного движения. Определение основных параметров шпиндельного узла. Описание системы смазки и охлаждения.
курсовая работа [856,7 K], добавлен 22.10.2012Общие вопросы основ метрологии и измерительной техники. Классификация и характеристика измерений и процессы им сопутствующие. Сходства и различия контроля и измерения. Средства измерений и их метрологические характеристики. Виды погрешности измерений.
контрольная работа [28,8 K], добавлен 23.11.2010Определение отклонений от плоскостности. Гидравлические методы измерения плоскостности. Установка диафрагмы в фокальной плоскости объектива. Ослабление излучения лазерного диода в воздушном тракте и его влияние на точность работы измерительной системы.
дипломная работа [6,4 M], добавлен 16.06.2011Основные направления деятельности метрологических служб атомных электростанций. Обязанности, права и ответственность персонала отдела главного метролога. Государственный метрологический контроль и надзор. Организация ремонта средств измерительной техники.
дипломная работа [81,4 K], добавлен 27.12.2012
