MMCCSF 7_Masini de Masurat in Coordonate

8/13/2019 MMCCSF 7_Masini de Masurat in Coordonate

1/29

1

MAINI DE MSURAT NCOORDONATE

CUPRINSINTRODUCERE 2

Obiective 2Organizarea sarcinilor de lucru 2

8.1 CONSTRUCIA MAINILOR DE MSURAT NCOORDONATE

3

Activitatea 1 98.2 CAPETE DE MSURARE I SISTEME DE

PALPARE12

Activitatea 2 23TEST DE AUTOEVALUARE 24

REZUMAT 25Rezultate ateptate 25Termeni eseniali 26Recomandri bibliografice 27

TEST DE EVALUARE 27

Cursul 8


2/29

2

INTRODUCERE

Controlul unor repere complexe geometric i de precizie ridicatse realizeazastzi cu unele mijloace de msurat speciale numite mijloace de msurat ncoordonate. n acest modul sunt prezentate cele mai moderne mijloace de msurat careau proliferat n anii din urm, i anume: mainile de msurat n coordonate, sistemelerobotizate flexibile de msurat i accesoriile utilizate.

Obiective

Organizarea sarcinilor de lucru

Obiectivele acestui modul sunt: Sprezinte construcia mainilor de msurat n coordonate; Sprezinte principiul de funcionare a mainilor de msurat n coordonate; Sprezinte caracteristicile principalelor capete de msurare

Parcurgei subcapitolele modulului de studiu. Urmrii exemplele ilustrative i efectuai activitile cerute. Fixai principalele idei ale modului de studiu prezentate n rezumat. Completai testul de autoevaluare. La fiecare sarcineste indicat timpul de lucru.


3/29

3

8.1. CONSTRUCIA MAINILOR DE MSURAT NCOORDONATE

n industria constructoare de maini, n special la produsele de mecanicfinidin industria auto se impune tot mai des executarea unor repere complexe de precizieridicat.

Verificarea anumitor cote critice, abateri de form i poziie i a calitiisuprafeei prelucrate nu sunt posibile sau greu accesibile cu ajutorul unor instrumenteclasice de msur. Pentru aceste verificri au fost dezvoltate unele mijloace de msurat

speciale, numite maini de msurat n coordonate (MMC), care s-au impus datorituniversalitii lor, preciziei i productivitii.

Proliferarea mainilor de msurat n coordonate se explici prin dezvoltareaprelucrrilor cu CN i dezvoltarea sistemelor flexibile de prelucrare, ct i a metodelorde prelucrare prin metode neconvenionale etc.

Modificarea conceptelor de proiectare prin dezvoltarea modelelor geometrice3D necesit efectiv n faza de concepie i n faza de producie o supraveghere cuajutorul tehnicii de msurat n coordonate.

Principalele avantaje ale mainilor de msurat n coordonate sunt:

msoar dimensiunile, forma i poziia celor mai complexe elementegeometrice, avnd caracter de universalitate; se reduc majoritatea timpilor de msurla o fraciune din timpii necesari

altor aparate; se adapteazflexibil la schimbarea dimensiunilor i a tipului de pies; permit o reprezentare grafic a spaiului de msurare prin prelucrarea

datelor primare obinute, prelucrarea fiind asigurat de calculatoarelecuplate on-line

sunt mai sigure n procesul de msurare dect majoritatea instrumentelorde msurare din aceeai clas;

pot nlocui cu succes calibrele i aparatele de msurmonoscop.n cazul mainilor de msurat n coordonate, ceea ce intereseaz n mod

deosebit, aa cum este exemplificat i n figura 1, este:

- tipul constructiv (hard);- sistemul de palpare;- tehnica de msurare utilizati- softul utilizat.


4/29

4

Din punct de vedere constructiv existmai multe tipuri de maini universale demsurat n coordonate, principalele variante fiind prezentate n figura 2, avnd: a)construcie n consol; b) construcie cu un montant; c) construcie cu doi montani; d)construcie cu patru montani.

Figura 1. Prile definitorii la mainile de msurat n coordonate

Figura 2. Maini de msurat n coordonate - variante constructive


5/29

5

Existi maini de msurat n coordonate speciale, cum ar fi: maini de msuratroi dinate i maini cu dispozitive de scanare. Exemplu ilustrativ fiind i gama demaini de msurat ale renumitei firme Zeiss prezentate n figura 3.

Batiul mainii, susine toate celelalte elemente fixe sau mobile ale mainii. Este

o construcie sudatsau turnat, care trebuie ssatisfaccondiii severe de rezisten,rigiditate i stabilitate dinamic. De obicei se prevede sprijinirea sa pe reazemeizolatoare de vibraii, inclusiv n construcia batiului fiind inclus un izolator de vibraii.

Placa de baz, servind ca masa fixi uneori ca purttor a cilor de ghidare, seexecut dintr-o roc natural de tipul bazaltului (cunoscut i sub denumirea dediabaz), rocile naturale oferind o serie de avantaje dintre care cele mai importante sunt:

stabilitate dimensional i de form n timp (materialul este mbtrnitnatural);

coeficient de dilatare redus; materialul este nemagnetic i nu conduce curentul electric; rezistenla coroziune; prelucrabilitate mecanicbunpentru operaia de finisare.

Coloana, portalul, punile se realizeaz ca structuri sudate sau turnate,impunndu-se tehnologii deosebite pentru prelucrarea cilor de ghidare i pentruasigurarea stabilitii dimensionale i de forma structurii - pe durata de exploatare amainii.

Ghidajele, utilizate in construciile de maini de msurat (Fig.4) trebuie srspundn principal la trei cerine: asigurarea unei rectiliniariti ridicate pentru deplasarea saniei; frecri foarte mici, pentru reducerea forelor de acionare; snu aibdeviaii scurte de ghidaj (jocuri).

Figura 3. Gama de maini de msurat prezentate de firma Zeiss


6/29

6

Precizia de prelucrare a cilor de ghidare i respectiv precizia cinematic aghidajelor afecteaz esenial exactitateainstrumental a ntregului mijloc. Deregul, sprijinirea elementelor mobilepe o perna de aer asigur datoritfrecrii fluide un coeficient de frecarefoarte redus. n felul acesta, pentruacionare sunt necesare fore mici, faptce nlturo serie de erori introduse dedeformaiile mecanice alecomponentelor i permit obinerea unordeplasri rapide.

Caracteristic pentru toate tipurilede maini este sistemul de lucru n trei

coordonate carteziene, la care se maipoate aduga, la unele construcii, o axde rotaie (o masrotativ).

n acest sistem de coordonate sepot msura piese prismatice pe cinci

fee iar cu ajutorul unor dispozitive speciale - pe 6 fee. Pentru piese cu gabarit mare seutilizeazaproape n exclusivitate construcii de tip portal care asigurcea mai marerigiditate.

Axele sunt notate cu X, Y si Z (Fig.5.)Ele reprezintun sistem de coordonate spaial,

comparativ cu cel al mainilor de frezat CN.Deplasrile de-a lungul axelor sunt citite dectre un sistem de msurare a lungimilor, carele transmite unui sistem de calcul. n cazulsistemelor foarte simple (operate manual)deplasrile vor fi afiate n mod direct.

Funcia de msurare a lungimilor esterealizat de ctre capul palpator care nmomentul contactului cu piesa transmitesistemului de acionare un semnal de comand

pentru memorarea poziiei de contact.Se utilizeaz trei sisteme de coordonate

(Fig.6):- primul, ataat mainii de msurat,

este iniializat la pornirea mainii,(X0, Y0, Z0);

- cel de-al doilea se ataeazpiesei care se msoari este iniializat pentrufiecare pies(XP, YP , ZP );

- ultimul este sistemul de coordonate ataat acionrii i este iniializat lapornirea programului CNC a mainii (XM, YM, ZM).

Figura 4. Dintre cele 6 grade de libertate,

numai cel din axa micrii e de dorit

Figura 5. Materializareasistemului de coordonate

cartezian de ctre

elementele mainii


7/29

7

Sistemul de msurare este condus cu ajutorul unui PC sau staie grafic,respectiv o CNC, calculatorul nmagazinnd procedurile de lucru, datele de intrare,modelele geometrice i datele de ieire, adiccoordonatele msurate sau abaterile.

Prima proceduri cea mai importantconstn alinierea celor trei sisteme decoordonate. Rolul CNC-ul este de-a conduce programele de msurare. Principiul demsurare este materializat de comparaia SOLL-IST (IDEAL REAL).Msurarea se bazeazpe comparaia ntre modelul geometric 3D (SOLL), i piesarealobinutn urma prelucrrii (IST), (Fig.7).

Modelul geometric poate fi desenul de execuie al reperului sau modelul virtualconstruit cu ajutorul programelor de proiectare asistat. Prin msurare sunt obinutecotele unor puncte aflate pe suprafaa reperului care apoi prelucrate de calculatorfurnizeaz informaii referitoare la abaterile constatate ntre dimensiunile proiectate(ideale) i cele realizate efectiv (reale).

Sistemul de msurare este practic inima metrologic a mainii deoarecepermite obinerea valorilor coordonatelor obiectului msurat. Este compus dintr-untraductor de deplasare (rigle optice) i un sistem de contorizare, care permite

indicarea cotei sub formdigital.

Figura 6. Sistemul de coordonate la MMC

Figura 7. Principiul de msurare SOLL-IST ( IDEAL-REAL)


8/29

8

Cel mai frecvent sistem de msurare este cel cu interpolator incrementaloptic(Fig.8.).

Msurarea deplasrii capului de msur se realizeaz prinmsurarea(numrarea) impulsurilor venite de la sistemul optic de nregistrare adeplasrii. Impulsurilesunt generate atunci cndraza luminoas este

ntrerupt de repereleverticale marcate pe rigla

de sticl, (Fig.8.).Ca orice mijloc de

msurare, mainile demsurat n coordonate auo incertitudine nmsurare. Aceasta sedefinete ca fiind valoareamaximn funcie de carevaloarea msurat poatedevia ntr-o direciepozitivsau negativ.

ReglementrileVDI/VDE 2617 determin productorul s specifice i s garanteze incertitudineamainii:

(paralelcu axele), u1=(1,5 /400) m,; (valoarea volumetric) u3=(1,8+L/300) m.

Determinarea acestora se poate face prin msurare directprin interferometriecu laser sau utiliznd un corp de prob calibrat cum ar fi 9 sfere i un inel reglabil

folosit ca un standard de comparaie inelar, (Fig.9.).

Figura 8. Principiul de msurare a deplasrii cu rigla opticgradat

Figura 9. Etaloane de comparaie necesare calibrrii


9/29

9

Activitatea 1

Timpde lucru: 10 minute

Analiznd datele prezentate n figura 10, se vor enumera cunotinele necesareoperatoriilor pe MMC:

--------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------

Pe de altparte, msurarea n coordonate numerice se poate realiza cu sistemede msurare staionare sau mobile, cu sisteme nglobate n construcia mainii-uneltesau cu sisteme exterioare.

Sistemele staionare de msurare nglobate n construcia mainii-unelte sentlnesc, n special, n cazul msurrii n timpul procesului de prelucrare. Ele au caelement principal traductorul de control, care poate fi: electric inductiv, electric

capacitiv, electric cu contacte, fotoelectric, pneumatic etc., care furnizeazla ieire unsemnal proporional cu dimensiunea msuratsau cu eroarea la aceeai dimensiune.

Figura 10. Cunotine necesare operatoriilor pe MMC


10/29

10

Pentru controlul semifabricatului neprelucrat sau parial prelucrat (instalat pemaina-unealt) se folosesc capete de msurat (palpatoare), care pot fi montate fie nmagazinul de scule al centrului de prelucrare (scule de msurare) sau ntr-un depozitde capete de msurat, care pot fi transferate n axul principal al mainii cu ajutorulunui robot sau mecanism de transfer.

Ciclul de msurare poate fi coninut n programul de comand numeric almainii-unelte, conform cruia se verific precizia instalrii semifabricatului ndispozitivul tip palet i precizia instalrii paletei pe masa mainii (a centrului deprelucrare), precum i dimensiunile piesei n diferite faze ale prelucrrii.

Semnalul de eroare constatat prin msurare se transmite echipamentului decomand numeric n scopul corectrii punctului de nul al prelucrrii (originea deprelucrare) sau pentru modificarea numrului de treceri n cazul cnd s-ar constata cdimensiunea semifabricatului difermult fade cea consideratla programare

Module flexibile de control robotizat.Exist, actualmente, un numr nsemnat

de sisteme automate de control al pieselor n sistemele de fabricaie la care capetele demsurat sunt purtate de organul terminal al roboilor industriali, constituindu-se astfelposturi de control robotizate sau chiar module flexibile de control i msurare.

Un exemplu n acest sens este prezentat n figura 11, unde cei doi robo i decontrol, dotai cu capete de msurare corespunztoare, efectueaz msurri asuprapiesei amplasate pe palet. Piesele sunt aduse n postul de msurare cu ajutorul unui

conveior. Pentru a avea acces la toate suprafeele piesei care trebuie controlate, corpulcelor doi roboi are posibilitatea de deplasare n lungul liniei, iar numrul gradelor de

Figura 11. Modul flexibil de control robotizat:

1 - roboi; 2 piese; 3 - sistem de transport al paletei port-pies


11/29

11

mobilitate ale robotului trebuie s-i confere acestuia flexibilitatea necesar accesuluicapetelor de msurat manipulate la toate suprafeele controlate ale piesei.

Roboii de msurare sunt roboi industriali cu ajutorul crora se efectueazcontrolul total n timp real al pieselor prelucrate, asigurndu-se nu numai controluldimensiunilor dar i controlul formei i poziiei reciproce a suprafeelor. Aceti roboidispun de vitez de lucru ridicat, ns precizia de msurare este mai mic dect ncazul mainilor de msurat n coordonate.

Roboii de msurare se caracterizeaz, mai nti de toate, prin eroarea demsurare (m), care este dat de o funcie liniar cu mrimea deplasrii L(mm) abraului robotului cu traductor de msurare la capt. Dispersia erorii este determinatde construcia i calitatea execuiei robotului, de mrimea maxim a deplasrii, degradul de precizie, de existena sau lipsa compensrii programate a erorii.

Manipulatoarele tuturor roboilor de msur cunoscui, de destinaie general,au trei grade de mobilitate n coordonate rectangulare.

Pentru piesele de gabarit mic i mijlociu exis o mas rotativ indexat, deobicei pentru 72 i 120 poziii fixate, care realizeazal patrulea grad de mobilitate, cucomandde la programul comun de msurare.

Cnd este necesar sse execute msurri n zonele greu accesibile ale pieselor,la captul manipulatorului se instaleazsubansamble de rotire cu senzor, n acest felnumrul gradelor de mobilitate ale robotului crete pn la 4 5. Aceasta permiteefectuarea controlului dup 5 fee ale piesei dintr-o singur instalare a acesteia. nafar de aceasta, multe tipuri de roboi de msurare au cte dou manipulatoareprogramate independent sau cooperant, ceea ce permite ridicarea productivitii demsurare i a numrului de suprafee msurate.

Pentru msurarea pe MMCN sau cu ajutorul roboilor de msurare, piesatrebuie saibaceeai strngere ca i pe maina-unealtn timpul prelucrrii. Arborelede control poate avea poziie orizontal sau vertical - ca i arborii principali de lamajoritatea centrelor de prelucrare. Piesele se controleaz direct pe dispozitivelepalet. MMC trebuie saibdispozitive standardizate pentru identificare, ncrcare ifixare i pentru transmiterea rezultatelor msurtorilor n sistemul de comand almainii-unelte.

O cerinimportantde funcionare este flexibilitatea, ceea ce permite reglarearapid pentru controlul diferitelor piese i pentru diferite cicluri de msurare. n

procesul msurrii unui lot de piese poate fi prevzutadaptarea automata ciclului lavolumul msurtorilor.Pentru piesa etalon i primele piese prelucrate, de obicei, se execut un ciclu

detaliat de msurri. Dacse observo abatere stabilde la dimensiunile de bazalepiesei, care rmn n limitele toleranei date, atunci volumul msurrilor poate fimicorat automat, ceea ce se programeaz cu metode mprumutate din sistemeleexpert. La abateri considerabile volumul de msurri se mrete din nou i se dsemnalul pentru schimbarea programului.

n cele ce urmeazvor fi prezentate sisteme de palpare i capete de msurat.


12/29

12

8.2. CAPETE DE MSURAT I SISTEME DEPALPARE

Construcia i principiul de lucru al capetelor de msurare, fiind elementele debazal mijloacelor de msurare n coordonate, are influendirectasupra metodei demsurare utilizate, asupra structurii subansamblului de comandi asupra gradului deautomatizare a procesului de msurare.

n cele ce urmeazsunt prezentate caracteristicile tipurilor de bazale capetelorde msurare, sunt analizate posibilitile lor funcionale i sunt examinate schemele deinteraciune ale subansablurilor de bazale mainii-unelte, mainii de msurat cu NCsau robotului de msurare - n cazul dotrii cu capete de msurare de diferite tipuri.

n funcie de principiul de funcionare, capetele de msurare se mpart n dougrupe mari (Fig.12):

- capetele de nul, care lucreazn regim de trigger, ele emit un semnalimpuls n cazul unei deplasri mici, de pn la civa micrometri, apalpatorului de msurare fade corpul capului;

- capetele cu deviere, care msoar deplasarea palpatorului fa decorpul capului de msurat.

Figura 12. Tipurile de bazale capetelor de msurat


13/29

13

Capetele cu deviere, la rndul lor, se mpart n:- capete modul (semnalul primit de la cap este proporional cu modulul

de deplasare a palpatorului fade punctul de nul fixat);- capete pe componente (semnalele de la ieirea capului sunt

proporionale cu componentele deplasrii palpatorului fade punctulde nul fixat n sistemul de coordonate al capului).

n afar de aceasta, dup modul de interaciune cu suprafaa de msurare iprincipiul de funcionare, capetele de msurare se mpart n dougrupe: cu contact ifr contact fa de suprafaa de msurare (mecanice, cu contacte electrice, optice,pneumatice, etc.).

Trebuie evideniat i mprirea n capete de msurare n dou i treicoordonate, ele putnd efectua msurtori n 2D, n 2,5D i 3D.

Capetele de nul au o construcie simpl i asigur o precizie de msurare

suficient de nalt. Pentruexemplificare, n figura 13 esteprezentat schema capului cuelectrocontacte ale firmeiRenishaw i o vedere exterioara lui. Capul este prevzut cutrei grupe de contactedistribuite simetric, fiecaredintre ele incluznd doubile 1i cilindrul 2, montate

corespunztor pe corp i peprghia de msurare 3. La oricedeplasare a palpatorului sedeschide cel puin unul din celease puncte de contact inclusesuccesiv n circuitul electriccomun i se emite semnalul de comand.

Cinematica capului asigur rentoarcerea stabil a prghiei de msurare cupalpatorul n poziia de nul n momentul ndeprtrii capului de suprafaa pieseimsurate.

La msurarea prin contact dinamic, sistemul are n componenun mecanismcu 3 contacte, pretensionat, la care punctele de contact cu flana suport sunt n acelaitimp contacte electrice, aa ca n exemplul ilustrativ din figura 14.

Acest sistem are o elasticitate foarte bun asigurnd revenirea palpatorului npoziia iniialdupcontactul cu suprafaa de msur.

n momentul n care palpatorul atinge piesa, unul din cele 3 contacte sedeschide, comandnd n acest fel oprirea deplasrii capului de msur. n acest mod seasiguri o protecie mpotriva distrugerii mecanismului de palpare n cazul ciocniriloraccidentale. n momentul opririi capului de msur, coordonatele palpatorului sunt

nregistrate n memoria calculatorului, fiind prelucrate n funcie de comandaprecedent.

Figura 13. Cap de msurat de nul (cu deviere)


14/29

14

Pentru o nalt precizie este necesar o construcie rigid a sistemului depalpare, astfel ca forele care apar la contactul palpator - pies s nu provoace

ncovoieri care s conduc la imprecizii. Aceste dificulti pot fi eliminate prinfolosirea unui senzor piezoelectric, care este la fel de sensibil la toate direc iile depalpare, genernd un impuls proporional cu fora de impact. Dacsemnalul primit seafln limitele prescrise, este comandataciunea de citire a poziiei capului i deci acoordonatei punctului msurat.

Capetele palpatoare dinamice sunt folosite atunci cnd este nevoie de omsurare foarte rapid n puncte distincte. La operaiile automatizate este posibilpalparea a aproximativ 60 de puncte ntr-un minut.

Neajunsul principal al schemei cu trei supori al capului de nul l constituievariaia forei de msurare n funcie de direcia de msurare i orientarea capului fa

de vertical, ceea ce duce laerori suplimentare.

Interaciuneaelementelor de baz ale

mijlocului de msurare lafuncionarea cu cap de nuleste prezentat n figura 15.Deplasarea corpului capuluide msurare 1 fa de piesade msurat 4 se execut, deexemplu, dupprogram de lasistemul NC, cu ajutorulunui sistem de urmrire careconine traductorul de

deplasare 3. La contactul palpatorului de msurare 2 cu piesa de msurat 4 capul denul emite un semnalul impuls de comandla blocul de indicare numericBINpentru

Figura 14. Sistemul de palpare prin contact(msurarea dinamic)

Figura 15. Interaciunea elementelor roboilor de

msurat cu capete de nul


15/29

15

scoaterea valorii coordonatei corpului capului de msurare n sistemul de coordonateal mijlocului de msurat, care este legat direct cu coordonata x, a suprafeei demsurare prin raza palpatorului de msurare. Abaterea a a dimensiunii piesei demsurat de la cea nominalxNeste:

Nd xx =

Precizia capului de nul este determinat n primul rnd de dimensiunile zoneinesensibilizate a lui i de precizia rentoarcerii palpatorului de msurare n poziia dezero. Prin zona de nesensibilitate a capului de nul se nelege valoarea deplasriipalpatorului din momentul contactului geometric cu suprafaa piesei pann momentulelaborrii de ctre cap a semnalului impuls de comand. Dimensiunile zonei de nesensibilitate depind mult de direcia de msurare, ceea ce duce la erori substaniale demsurare care nu pot fi compensate.

Valoarea maxim a erorii sistematice este de 12 m, iar cea minim 8 m.Pentru lucrul cu capul de nul importanteste numai diferena ntre valorile maxime iminime ale erorii sistematice (4m). Componenta constanta erorii sistematice poatefi compensat prin calibrarea diametrului palpatorului de msurare, iar componenta

ntmpltoare a erorii depinde de direcia de msurare. Cmpul maxim de dispersiepentru capul reprezentat nu depete 1,8 m. Caracteristicile de precizie examinateale capului de nul corespund lucrului n regim static.

La utilizarea capului de nul apare eroarea de msurare determinat dentrzierea trecerii semnalului impuls din momentul formrii lui pan n momentulcitirii informaiei. La capetele firmei "Renishaw" timpul de ntrziere este 100 s.

n aceast condiie, n intervalul vitezelor de apropiere a palpatorului de piesade msurat: 50 mm/min, cmpul de dispersie este 1,8 m, n intervalul 100 ... 600mm/min este 5,4 m, iar n intervalul 600 ... 1 000 mm/min este de 9 m.

n afarde aceasta, n timpul lucrului capului de nul apare aa numita "vibrare"a palpatorului de msurare n momentul atingerii lui cu piesa de msurat.

Urmrile negative ale "vibrrii" sunt acionarea greita capului i uzura mrita perechilor n contact. Influena negativ a "vibrrii" asupra procesului de msurarepoate fievitatprin alegerea proprietilor corespunztoare de amortizare ale capului,a vitezei de apropiere de suprafaa de msurare i prin construcia speciala schemei

electronice de formare a semnalului impuls.

Capetele de nul sunt foarte simple, avnd n vedere construcia lor, totui,trebuie menionat faptul c, utiliznd capetele de nul, se poate msura suprafaa numai

n unele puncte ale ei i, de asemenea, au posibiliti limitate de precizie, astfel cpentru msurtorile care necesitocolirea continua conturului se utilizeazcapetelede msurare cu abatere.

CONCLUZIE


16/29


17/29

17

La aceastschemde interaciune a capului de msurare i a subansamblurilorde bazale mijlocului de msur, erorile acionrilor de urmrire micoreazpreciziamsurtorilor i regimurile de ocolire a conturului trebuiesc alese n aa fel, nct sserealizeze condiia:

xa - xN= 0Pentru nlturarea influenei negative a erorilor acionrilor de urmrire asupra

preciziei msurtorilor, se propune s se efectueze corecia indicaiilor capului nconcordancu erorile dinamice ale acionrilor de urmrire.

Capetele de msurare pe componente, n comparaie cu cele modulare, permits se obin o informaie mai complet despre abaterea msurat i sunt cele maiprecise.

ncorporai n capul de msurare, sesizorii pe componente dau informaiaasupra componentelor vectorului de deviere a palpatorului de la poziia zero, dupcarese poate determina modulul i orientarea vectorului de deviaie.

La capul pe componente, subansamblul de creare a forei de msurare iorientare a palpatorului i subansamblul de msurare sunt executate separat, spredeosebire de capul modular la care aceste subansamble sunt unite n mecanismultraductor modul. Ca rezultat, subansamblul de creare a forei de msurare nuinflueneazasupra preciziei de lucru a subansamblului de msurare.

Constructiv, capetele pe componente sunt mai complete dect cele modulare. nfigura 18,a este prezentatschema capului de msurcu dou componente, construitpe baza schemei capului modular (vezi fig. 18,b).

Figura 17. Schema de interaciune a subansamblelor robotului cu

capul cu deviere n procesul de msurare prin metoda diferenei


18/29

18

Mecanismul ndeplinete aici funcia de creare a forei de msurare. Poziiapalpatorului 3 este determinat de doi traductori pe componenta ortogonal 2 si 4.Acest cap poate fi asociat la capetele cu autoaezare, deoarece mecanismul cu cuiburide transformare modular instaleaz totdeauna palpatorul dup normala la profilulreal.

Schema constructiv a capului pe trei componente, cu autoaezare, esteprezentattot n figura 18,b. Prghia de msurare 2 poartpe un capt palpatorul 1 ipe al doilea miezurile 5, 8 si 10 - unite cu suportul 7 al celor trei traductoare inductive6, 9 i 11 distribuite ortogonal. Prghia de msurare 2 este montat n corpul 4 pe osuspensie cu arc - executatsub forma a doumembrane inelare cu tieturi profilate,distribuite paralel.

Dispozitivul de susinere are rigiditate uniform i ndeplinete funciilesubansamblului de creare a forei de msurare. Rigiditatea membranelor i distanadintre ele sunt alese n aa fel nct palpatorul de msurare sse instaleze pe normalala suprafaa de msurare, iar de la ieirea capului se emit semnale proporionate cucomponentele vectorului de deviere fade normal:

{ }y,z,x =

Intervalul de lucru al capului este: x, y = 100 m i z = 100 m. Eroareacapului nu depete 0,5 m. Totui, parametrii de precizie ai capului depind n maremsurde lungimea prghiei de msurare i tipul palpatorului utilizat. Pentru fiecaretip de palpator este necesarajustarea suspensiei cu membrane a capului.

Cele mai complexe, din punct de vedere constructiv, sunt capetele pe

componente comandate, la care fora de msurare poate varia att ca valoare, ct i cadirecie, dupcomenzile primite de la sistemul de comand.

Figura 18. Cap de msurare pe componente


19/29

19

Schema constructiv a capului de msurare electronic cu trei componente alfirmei Opton (Germania) este prezentatn figura 19. Capul constdin trei sistemede ghidare 3, 5 i 6, amplasate succesiv i reciproc perpendiculare, executate nform de paralelogrametensionate. Aceste ghidajeformeaz un sistem spaial decoordonate.

Suportul 2, la care suntfixate palpatoarele de msurare1, este legat cu corpul capuluiprin paralelogramul tensionat 3,rotit la 90 grade n planorizontal, paralelogramultensionat 5 rotit la 90 grade fade planul vertical iparalelogramul tensionat 6. nsistemul de coordonate format

n acest fel, paralelogramul 3asigur deplasarea n lungulaxei y, paralelogramul 5 i 6 nlungul axelor z i x, toate celetrei paralelograme asigurnd

mpreun deplasarea suportuluide palpatoare n lungul celor

trei axe x, y i z.Sistemul de creare a

forei de msurare conine treibobine mobile 8, cu miezurimagnetice fixe n formde inel9. Sistemul bobin8 -magnetul9 creeaz o for n direciaaxei y, sistemul 8 - 9 ndirecia axei x, iar a treiabobin i magnetul ei n

direcia axei z. Curentul din fiecare bobinse regleazcu blocul electronic instalat nsubansamblul de comandal mijlocului de msur, ceea ce permite sse aleagforade msurare necesar. Deplasarea bobinelor este transmisprin prghia 7 la suportulpalpatoarelor 2. Capul are sistemul de echilibrare a palpatoarelor de msurare, careinclude motorul 10, urubul 11, piulia 12 i arcul 13.

La fiecare dintre paralelogramele tensionate, 3, 5 i 6, exist un traductorinductiv de poziie. La o poziie determinata paralelogramului tensionat (de exemplu,a suportului de palpatoare 2 i a plcii 4), indicaiile traductorului sunt egale cu zero.Aceastpoziie determinnulul "electric" al sistemului dat, iar toate cele trei puncte denul determin punctul nul comun al sistemului spaial de coordonate al capului demsurare.

Figura 19. Cap de msurare n trei coordonate

(Opton - Germania)


20/29

20

Poziia punctului de nul al fiecrei coordonate se regleazcu ajutorul acionriilui, care este comandat de semnalele traductorului. Semnalele traductoarelor peintervalul 0,2 mm pot fi utilizate pentru gsirea valorii abaterii palpatorului de lapunctul zero. Capul asigur precizie nalt de msurare n condiiile de producie.Cercetrile asupra capetelor de msurare au artat crepetabilitatea la ieirea capului

ntr-o poziie dat constituie 0,3 m, eroarea cursei inverse ("cursa moart") - 0,2m.

Capetele pe componente descrise se evideniazprin urmtoarea particularitate:la deplasarea capului pe o coordonatoarecare, dupcomanda sistemului de comandal mijlocului de msurare, palpatoarele de msurare pot nainta n direcia micrii la odistande pnla 3 mm (prin funcionarea acionrii coordonatei corespunztoare).Laatingerea palpatorului cu suprafaa de msurat a piesei ncepe schimbarea semnaluluisesizorului corespunztor, ceea ce permite elaborarea comenzii de frnare a capului demsurare i trecere a punctului zero cu o vitezmicsau la oprirea deplin: ca rezultat

crete precizia de msurare.Interaciunea elementelor i sistemelor de msurare cu capul de deviere, lafuncionarea dupmetoda contrapunerii, se efectueazdupschema n conformitate cucare compararea dimensiunii msurate i a celei nominale se execut de calculator(Fig.20).

Comanda deplasrii capului de msurare fade piespoate fi efectuatfie dela sistemul NC, fie de la sistemul de urmrire dup suprafaa de msurare. Eroareadimensiunii msurate se determindupformula:

Nrad xxx ++= ,

n care xa este coordonata apuctorului robotului; x

N - coordonata nominala

apuctorului;xr- indicaiile capului de deviere.

Figura 20. Schema de interaciune a elementelor sistemului

de msurare cu capul de deviere


21/29

21

Capete de msurare fr contact. Utilizarea capetelor bazate pe metodele demsurare frcontact la mijloacele de msureste de perspectiv. La msurarea frcontact lipsete frecarea i uzura n mecanismele capului, oscilaiile i regimurile deoc la interaciunea cu piesa - caracteristice pentru metodele de msurare prin contact,ceea ce permite sse ridice viteza i precizia de lucru.

La capetele de msurare fr contact pot fi utilizate diferite principii demsurare: acustic, optic, electromagneticetc. n baza sesizorului frcontact pentru osingur coordonat, se pot crea capetepe componente, completnd sesizorul cusubansamblul de orientare n spaiu.

Capetele de msurare optice iopto-electronice se potrivesc cel maibine pentru ncorporarea n roboi demsur. Intervalul de msurare cu

asemenea capete poate s ating civamilimetri, iar eroarea, de regul, nudepete civa micrometri.

La capetele de msurare optice sepot utiliza surse obinuite de luminsaulasere. n metrologie se cunosc unnumr mare de metode optice i opto-electronice de msurare a dimensiunilorliniare. Pentru capetele de msurare, ceamai potrivit poate fi considerat

metoda reflectrii de pe suprafaa pieseia fluxului de luminconcentrat n focar.n acest caz, parametrul de informaieeste intensitatea luminii reflectate saudistribuirea ei n spaiu.

Existmai multe variante de bazale utilizrii acestei metode la capetelede msurare, cu diverse numere de surse i receptoare de radiaie. Capetele de msuratcu o singursursi un receptor permit sse determine distana pnla suprafaa demsurare dupo direcie oarecare. n funcie de faptul cdacaxele razelor de lumin

incidente i ale celor reflectate corespund sau nu, se deosebesc schemele deconcentrare longitudinali transversaln focar.

Capetele de msurare cu dou surse i un receptor permit determinarea maiprecis a distanei pn la suprafaa piesei, iar utilizarea a dou receptoaresuplimentare dposibilitatea de a gsi direcia normalei la suprafaa de msurare.

n figura 21 se prezint schema cu focalizare transversal. Raza de luminradiat de sursa 1 se concentreaz n focar pe suprafaa piesei de msurat. Pata deluminare forma unui punct mic sau a unei linii nguste. Poziia unei pete n spaiu sedeterminde ctre sistemul optic cu receptor de radiaie sensibil dupcoordonate (P),de exemplu fotoelemente secionate. Schimbarea distanei de la cap la suprafa cumrimea lduce la deplasarea proporionala petei de lumincu mrimea ln, lungimea

Figura 21. Schema optica capului de

msurare cu focalizare transversal


22/29

22

creia se msoar. Capul de msurare construit dupo asemenea schemcu sursderadiaie laser are intervalul de msurare de 130 i eroarea de msurare de cca.1,5m.

La capul de msurare cu focalizare longitudinal (Fig.22,a), raza de luminemisde laserul 5, trecnd prin colimatorul 4, oglinda semitransparent3 i lentila 2,se concentreaz n focar pe suprafaa piesei de msurat 1. Raza reflectat trece prindiafragma oscilant 6 (acionat), excitat de generatorul 7 i ajunge pe receptorulfotoelectric 8.

Dac centrul de oscilaie al diafragmei coincide cu cea mai mic seciune arazei de lumin, atunci la ieirea receptorului fotoelectric lipsete semnalul cufrecven egal cu frecvena de oscilare a diafragmei. Aceast situaie corespundedistanei nominale pn la pies. La schimbarea distanei de la cap pn la suprafa,are loc deconcentrarea razei reflectate, seciunea ei minim se deplaseaz fa decentrul de oscilaie al diafragmei i la ieirea receptorului fotoelectric apare semnalulcu frecvena oscilaiilor diafragmei. Trecnd prin amplificatorul 9 i detectorul

sincronizat 10, semnalul se nregistreazn blocul de prelucrare a datelor. Semnalul deieire al detectorului sincronizat este prezentat n figura 22,b. Intervalul de msurare nacest caz este 1mm, eroarea de msurare 2 m, iar frecvena de oscilaie a diafragmeieste 525 Hz.

Capetele de msurare opto-electronice cu dou surse de radiaie secaracterizeazprintr-un interval mult mai mare de msurare.

Pe lng cele dou tipuri de capete de msurare descrise, n industrie seutilizeazi sisteme de palpatoare montate pe dispozitive articulate (Fig.23.). Astfel seasiguraccesul la puncte de msurdificil de ajuns, mai ales n cazul caroseriilor.

Schimbarea palpatoarelor n coresponden cu suprafaa de msurare (pn la

10 buci) se efectueazautomat. De obicei schimbarea palpatoarelor se face de pe uncap revolver sau un magazin, care se amplaseazn apropierea mainii de msurat cu

Figura 22. Cap de msurare cu focalizare longitudinal:a - schema optica capului; b - semnalul de ieire


23/29

23

CN sau a robotului de msur, n partea opusfade poziia de ncarcare/descrcare apieselor, fra mpiedica aceastoperaie.

Activitatea 2

Timpde lucru: 10 minute

Analiznd sistemele de palpatoare din figura 23, se vor enumera avantajelesistemelor de palpatoare montate pe dispozitive articulate !:

--------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------

Figura 23. Tipuri de sisteme de palpatoare montate pe dispozitive articulate


24/29

24

TEST DE AUTOEVALUARE

1)Principalele avantaje ale mainilor de msurat n coordonate sunt:

a) pot msura cele mai complexe elemente geometrice; .................................Da/Nub) se reduc timpii de msurare .........................................................................Da/Nuc) sunt flexibile la schimbarea dimensiunilor i a tipului de pies;.................Da/Nud) sunt mai sigure n procesul de msurare......................................................Da/Nue) pot nlocui cu succes calibrele i aparatele de msurmonoscop ...............Da/Nu

2)n sistemul de coordonate al MMC se pot msura piese prismatice:a) pe cinci fee ..................................................................................................Da/Nub) pe ase fee; ..................................................................................................Da/Nuc) pe trei fee ....................................................................................................Da/Nud) pe patru fee. ...............................................................................................Da/Nu

3)Pentru piese cu gabarit mare se utilizeazaproape n exclusivitate construcii;a) de tip portal; .................................................................................................Da/Nub) cu coloan; ...................................................................................................Da/Nuc) cu doi montani ............................................................................................Da/Nu

4)Din punct de vedere constructiv, principalele variante de MMC sunt:a) construcie n consol; .................................................................................Da/Nub) construcie cu un montant; ...........................................................................Da/Nuc) construcie cu doi montani;.........................................................................Da/Nud) construcie cu patru montani.......................................................................Da/Nu

5)Mainile de msurat n coordonate au o incertitudine n msurare de aproximativ:a) 1,5 m;......................................................................................................Da/Nub) 1,1 mm ......................................................................................................Da/Nuc) 1,8 m........................................................................................................Da/Nud) 0,5 mm ......................................................................................................Da/Nu

6)Msurarea n coordonate numerice se poate realiza cu:a) sisteme de msurare staionare; ...................................................................Da/Nub) sisteme de msurare mobile, .......................................................................Da/Nuc) cu sisteme nglobate n construcia mainii-unelte......................................Da/Nu

ncercuii rspunsurile corecte la ntrebrile urmtoare.

ATENIE: pot exista unul, niciunul, toate sau mai multerspunsuri corecte la aceeai ntrebare.

Timp delucru: 10 minute


25/29

25

7)La roboii de msurare, eroarea de msurare este determinat:a) de construcia i calitatea execuiei robotului; .............................................Da/Nub) de mrimea maxima deplasrii braului robotului;...................................Da/Nuc) de existena sau lipsa compensrii programate a erorii. .............................Da/Nu

8)n funcie de principiul de msurare, capetele de msurare se mpart n:a) capetele de nul ............................................................................................ Da/Nub) capetele cu deviere.......................................................................................Da/Nuc) capete de zero...............................................................................................Da/Nu

Grila de autoevaluare: 1) a, b, c, d, e 2)a, b, c, d 3) a, c 4) a, b, c, d 5) a, c 6) a, b, c 8) a, b, c

REZUMAT

n acest modulsunt prezentate caracteristicile constructive i funcionale alecelor mai moderne mijloace de msurat, care au proliferat n anii din urm, i anume:mainile de msurat n coordonate, sistemele robotizate flexibile de msurat. Deasemenea, sunt prezentate caracteristicile tipurilor de bazale capetelor de msurare,sunt analizate posibilitile lor funcionale i sunt examinate schemele de interaciuneale subansamblurilor de bazale mainii-unelte, mainii de msurat n coordonate saurobotului de msurare.

Dup studierea acestui modul,ar trebui cunoscute aspectele generaleprivitoare la construcia i funcionareamainilor de msurat n coordonate, asistemelor robotizate flexibile demsurat i a accesoriile utilizate.

REZULTATE ATEPTATE


26/29

26

TERMENI

ESENIALI

Controlul unor repere complexe geometric i de precizieridicat se realizeaz astzi cu unele mijloace de msuratspeciale numite maini de msurat n coordonate.

Mainile de msurat n coordonate msoar cele maicomplexe elemente geometrice; sunt productive; suntflexibile; sunt mai sigure n procesul de msurare dectmajoritatea instrumentelor de msurare din aceeai clas;

pot nlocui cu succes calibrele i alte aparate de msurmonoscop.

Caracteristic pentru toate tipurile de maini de msurat ncoordonate este sistemul de lucru n trei coordonatecarteziene la care se mai poate aduga, la unele construciio axde rotaie (o masrotativ).

Ca orice mijloc de msurare, mainile de msurat ncoordonate au o incertitudine n msurare.

Msurarea n coordonate numerice se poate realiza cusisteme de msurare staionare sau mobile, cu sistemenglobate n construcia mainii-unelte sau cu sistemeexterioare.

La module flexibile de control robotizat capetele demsurat sunt purtate de organul terminal al roboilorindustriali, constituindu-se astfel posturi de controlrobotizate sau chiar module flexibile de control imsurare.

Capetele de msurare optice i opto-electronice sepotrivesc cel mai bine pentru ncorporarea n roboi de

msur. Intervalul de msurare cu asemenea capuri poates ating civa milimetri, iar eroarea, de regul, nudepete civa micrometri.


27/29

27

Recomandri bibliografice

TEST DE EVALUARE

1)Principalele avantaje ale mainilor de msurat n coordonate sunt:a) se reduc timpii de msurare .........................................................................Da/Nub) sunt flexibile la schimbarea dimensiunilor i a tipului de pies;.................Da/Nuc) pot nlocui cu succes calibrele i aparatele de msurmonoscop ...............Da/Nud) pot msura cele mai complexe elemente geometrice; .................................Da/Nue) sunt mai sigure n procesul de msurare......................................................Da/Nu

2)n sistemul de coordonate al MMC se pot msura piese prismatice:a) pe ase fee; ..................................................................................................Da/Nub) pe patru fee. ...............................................................................................Da/Nuc) pe trei fee ....................................................................................................Da/Nud) pe cinci fee ..................................................................................................Da/Nu

Pentru o detaliere suplimentara aspectelor prezentate n acest modul sepot parcurge lucrrile:

[1] Bulgaru M., Bolboac L.I.,Ingineria Calitatii; Managementul Calitatii,Statistica si Control, Masurari in 3D, Alma Mater, Cluj-Napoca, 2001[2] Cnnu N., .a., Sisteme de asigurare a calitii, Editura Junimea, Iai,1998.[3] Zetu D. .a., Sisteme flexibile de fabricaie, Editura Junimea, Iai, 1998[4] oaita D., Tehnici i mijloace moderne de control al calitii n sistemelede fabricaie, Editura Petru Maior, Tg. Mure, 2002[5] ISO 10012 CONDIII DE ASIGURARE A CALITII PENTRUECHIPAMENTELE DE MSURARE. Partea 2: Ghid pentru controlulproceselor de msurare

ncercuii rspunsurile corecte la ntrebrile urmtoare.ATENIE: pot exista unul, niciunul, toate sau mai multe

rspunsuri corecte la aceeai ntrebare.

Timp delucru: 10 minute


28/29

28

3)Pentru piese cu gabarit mare se utilizeazaproape n exclusivitate construcii;a) cu coloan; ...................................................................................................Da/Nub) cu doi montani ............................................................................................Da/Nuc) de tip portal; .................................................................................................Da/Nu

4)Din punct de vedere constructiv, principalele variante de MMC sunt:a) construcie cu un montant; ...........................................................................Da/Nub) construcie cu patru montani.......................................................................Da/Nuc) construcie n consol; .................................................................................Da/Nud) construcie cu doi montani;.........................................................................Da/Nu

5)Mainile de msurat n coordonate au o incertitudine n msurare de aproximativ:a) 1,1 mm ......................................................................................................Da/Nub) 1,8 m........................................................................................................Da/Nuc) 0,5 mm ......................................................................................................Da/Nud) 1,5 m;......................................................................................................Da/Nu

6)Msurarea n coordonate numerice se poate realiza cu:a) sisteme de msurare mobile, .......................................................................Da/Nub) cu sisteme nglobate n construcia mainii-unelte......................................Da/Nuc) sisteme de msurare staionare; ...................................................................Da/Nu

7)La roboii de msurare, eroarea de msurare este determinat:a) de mrimea maxima deplasrii braului robotului;...................................Da/Nub) de existena sau lipsa compensrii programate a erorii. .............................Da/Nuc) de construcia i calitatea execuiei robotului; .............................................Da/Nu

8)n funcie de principiul de msurare, capetele de msurare se mpart n:a) capete de zero...............................................................................................Da/Nub) capetele de nul ............................................................................................ Da/Nuc) capetele cu deviere.......................................................................................Da/Nu

Grila de evaluare: 1) a, b, c, d, e 2)a, b, c, d 3) b, c 4) a, b, c, d 5) b, d 6) a, b, c 7) a, b, c 8)a, b, c


29/29

MMCCSF 7_Masini de Masurat in Coordonate

Documents

Transcript of MMCCSF 7_Masini de Masurat in Coordonate