|
Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.
1.Zalety i możliwości WMP: WMP znajduje coraz szersze zastosowanie w przemyśle w procesach kontroli wymiarowej przedmiotów o różnej konfiguracji przestrzennej. Umożliwią wyznaczenie wymiarów, przestrzennie ukształtowanych części maszyn, ze stosunkowo duża dokładnością. Charakteryzuje się procedurami pomiarowymi opartymi na wartościach współrzędnych lokalizowanych punktów pomiarowych, które są podstawą wyznaczania wszystkich geometrycznych figur, z których składa się element maszyny. Zaletą jest krótszy czas pomiar w stosunku do metod klasycznych. Duża dokładność pomiaru. 2.Budowa WMP: Każda WMP składa się z kilku zasadniczych zespołów: głowicy pomiarowej(sondy), zespołu pomiarowego wraz z układem wskazującym, zespołu nośnego(mechanicznego). Zespołami uzupełniającymi podstawową konfiguracje maszyny mogą być: układ przetwarzania danych pomiarowych(komputer z oprogramowaniem), układy odpowiedzialne za napęd i sterowanie przemieszczeniami zespołów ruchomych. 3.Rodzaje WMP: W zależności od zakresu pomiarowego, dokładności i obszaru zastosowania obecnie wytwarzanych jest kilka rodzajów WMP. Głównym kryterium podziału stał się sposób rozwiązania układu prowadnic. Można zatem wyróżnić 4 podstawowe rodzaje konstrukcji WMP: portalowe, mostowe, wysięgnikowe, kolumnowe. Każdy z wymienionych rodzajów maszyn może mieć różne szczegółowe rozwiązania mechaniczne układów przemieszczeń np. ruchomy portal, ruchomy stół itp. Różnice konstrukcyjne wiążą się z zakresem pomiarowym. Wysięgnikowe (0,2-0,7m),kolumnowe (0,3-3m), portalowe (0,7-1,6), mostowe(2-16m). 4.Schemat pomiaru i algorytm postępowania podczas pomiarów WMP. Zbieranie punktów-Wyznaczanie zastępczych elementów-Obliczanie cech wymiarów-Porównanie z rys konstr odchylki. 5.Zastępcze elementy geometryczne i ich parametryzacja. Dzielimy je na płaskie(prosta, okrąg, punkt) i przestrzenne(płaszczyzna, sfera, walec, stożek, torus). W czasie wyznaczania elementu zastępczego realizowana jest kompensacja promieniowa końcówki trzpienia pomiarowego oraz temp. Pomiarowa minimalna liczba punktów jest taka, aby wpływ najmniejszej odchyłki kształtu na wynik pomiaru był nieistotny. Prosta-3, płaszczyzna-4, okrąg-4, kula-6, sfera-6, wales-8, stożek-12, torus-12. Matematyczna minimalna liczba punktów wynika z liczby stopni swobody, jaką ma element. Elementy geometryczne def. są:punkt(przez współrzędne x,y,z), prosta(poprzez 1 z jej punktów i kosinusy kierunkowe wektora równoległego), okrąg(przez środek okręgu i wartość promienia lub średnicy), płaszczyzna(przez 1 z jej punktów i cosinusy kierunkowe wektora normalnego),stożek(przez oś, wierzchołek i wartość kąta stożka),walec(oś walca(prosta)i wartość promienia) kula(przez środek kuli i wartość promienia lub średnicy. 6 wyznaczanie elementów zastępczych. Elementy gemoetr płaskie: prosta okrąg punkt, przestrzenne: sfera, walec, stożek, torus. W czasie wyznaczania elementów zastępczego realizowana jest kompensacja promieniowa końcówki trzpienia pomiarowego oraz temp. Kryteria najlepszego zastosowania: -elementy zastępcze średnie, - elementy wg Czybyszewa, - elementy przylegające do wałka, lub otworu 7. Przykłady typowych procedur pomiarowych. Punkt: P(x,y,z) Prosta Σxi =0, Σyi =0, Σzi =0; di= (r(r*xi)-xi) wektory; f(rx, ry, rz)= ; r2=rx2+ry2+rz2=1 Płaszczyzna n(x-a)=0 wektory; n=1wektor; Σxi =0, Σyi =0, Σxi =0, di=uxi; f(rx,ry,rz) Okrąg (x-m)wektory=r; wektory (x-mx)2+(y-my)2=r2 X-wektor wodzący punktu okręgu, m-wektor wodzący środka okręgu, r promień di=/xi-m/-r Kula di=/xi-m/-r; di=; f(mx,my,r)= ; g=graf (f)=0; zamiast r: mz,my,x 8. Źródła błędów: -błędy układów prowadnic (luzy, tarcie); - niedokładność układów pomiarowych i błędy ich położenia; - procedury pomiarowe i obliczeniowe i wynikający z nich sofrware; -strategia pomiaru; właściwości mechaniczne oraz stan powierzchni. U=A+KL, Stała A zależy od dokładności urządzeń i czynników procesu pomiarowego(błędy przypadkowe). Stała K zależy od długookresowych błędów wzorca deformacji układu odniesienia w czasie (błędy stałe, systematyczne). 10 Metody analityczne atestacji maszyn Metody analityczne umożliwiają wykrycie geometrycznych błędów współrzędnościowych maszyn pomiarowych poprzez wyznaczenie błędów pozycjonowania, odchyłek prostoliniowości i prostopadłości prowadnic oraz tzw. niedokładności pomiaru długości. Badane są też błędy skręcania się osi podczas przesuwu tzw. błędy rotacyjne. W maszynach wyposażonych w pomiarowy stół obrotowy powinno sprawdzać się błędy kątowego pozycjonowania i odchyłki od nominalnej osi obrotu stołu oraz przestrzenno-kątową niedokładność pomiarową, charakteryzującą przestrzenną interakcję pomiędzy stołem obrotowym a układem współrzędnych maszyny. Metody analityczne wyznaczania niedokładności maszyn opierają się w praktyce na wytycznych opracowanych przez Stowarzyszenia Niemieckich Inżynierów i Elektrotechników VDI/VDE oraz Stowarzyszenie Producentów Współrzędnościowych Maszyn Pomiarowych - CMMA 11. Sprawdzanie prostoliniowości osi maszyny: Odchyłka prostolin. osi odpow. odchyleniu od linii prostej, w dwóch wzajemnie prostopadłych płaszczyznach, dla każdej osi. W rezultacie wystepuje 6 parametrów prostolin.: AXY,AXZ,AYX,AYZ,AZX,AZY. Środki sprawdzania to wzorce prostoliniowości wiązka, laserowa, autokolimator lub liniał wzorcowy. Miejsce pomiarów: pomiary są dokonywane wzdłuż prostopadłych liń pomiarowych w obu kierunkach przemieszczeń głowicy. Wszystkie linie pomiarowe powinny leżeć blisko osi X i Y. Z powodów praktycznych osie X i Y powinny być mierzone ok. 100mm ponad pow. stołu. Liczba p-któw pomiarowych: mierzymy w minimum 10 p. pomiarowych, jeden raz dla każdego kierunku ruchu ruchu głowicy w danej osi, na całej dł. tej osi. Daje to łącznie 20 punktów. Sposób określenia błędów prostoliniowości: wyniki pomiarów są nanoszone na wykres prostoliniowości, osobno dla każdego kierunku pomieszczeń. 12 Niedokładność pomiaru długości Definicja: Niedokładność pomiaru długości U definiowana jest jako różnica między długością wzorca końcowego Lw a wartością delta L zmierzoną za pomocą maszyny i wyznaczona jest z zależności: |Lw-AL| ≤ U Niedokładność U jest zawsze wartością dodatnią, zależną od mierzonej długości L i podawana jest przez producentów w postaci zależności: U=A+KL≤B, gdzie: A — stała opisująca udział błędów przypadkowych. B — wartość dopuszczalna niedokładności, K - współczynnik opisujący charakter zmian błędów systematycznych. Rozróżnia się: niedokładność jednowymiarową, wyznaczoną dla pojedynczej osi X, V lub Z, i podawaną jako:U1=A1 + K1L≤B1; niedokładność dwuwymiarową, wyznaczoną w płaszczyźnie XY, XZ lub Y2, i podawaną jako: U2=A2 + K2L≤B2; oraz niedokładność trójwymiarową, wyznaczoną w przestrzeni XYZ, i podawaną jako: U3=A3 + K3L≤B3 13. Sprawdzanie prostopadłości osi. Odchyłka prostopadłości jako miara prostopadłości 2 osi odp. odchyleniu od kąta prostego, kąta zawartego pomiędzy liniami ograniczającymi przebiegi prostoliniowości, dla dwóch prostopadłych osi. Wyróżnia się 3 parametry prostopadłości: Bxy, Byz, Bxz. Środki sprawdzania to: interferometr do pomiarów kątów lub wzorzec kąta prostego. Położenie linii pomiarowych: powinny znajdować się na dwóch płaszczyznach pom., umieszczonych w jednym z krańcowych położeń osi X i Y. Ze względów praktycznych płaszczyzna XY powinna być mierzona ok. 100 mm nad stołem pomiarowym. Liczba p. pomiarowych: minimum 10 p. powinno zostać zmierzonych na każdej osi, na całej jej długości(w sumie jest to 20 p. pomiarowych). Sposób określania błędu prostopadłości osi: Wyniki pomiarów są nanoszone na wspólny wykres. Odchyłka prostopadłości osi Bxy podawana jako bezwzględna wartość w sekundach kątowych jest różnicą między kątem 900 a kątem zawartym między liniami ograniczającymi przebiegi prostoliniowości dwóch osi. 14. Wyznaczanie błędów pozycjonowania. Ocenę błędów pozycjonowania (xpx, ypy, zpz) przeprowadza się w taki sposób, że błąd zpz mierzony jest dla dwóch położeń wzorca w płaszczyźnie XY. Natomiast każdy z Błędów xpx i ypy mierzony jest dla jednego położenia wzorca z obu stron odpowiednio w płaszczyźnie YZ i XZ. Błędy pozycjonowania wyznaczane są przez przecięcie linii regresji, obliczonej z szeregu punktów pomiarowych z linią odniesienia (RYS!). W ten sposób wyznaczone odległości między punktami, a liniami wzorcowymi reprezentują błędy pozycjonowania. 15. Wyznaczenie błędów rotacyjnych dokonuje się inaczej w przypadku błędów obrotu osi (xry, xrz, yrz, zrx i zry) i w przypadku błędów skręcenia w kierunku własnej osi (xrx, yry, zrz). Na rys. pokazano sposób wyznaczania błędów rotacyjnych (yrz i xrz). Przy ocenie brana jest pod uwagę różnica pary pomiarów, które uzyskuje się ze zmierzenia wzorca w dwóch położeniach w płaszczyźnie XY, natomiast w płaszczyznach XZ i YZ mierzone są te sama p. pom. z obu stron wzorca z przeciwnie ustawionymi trzpieniami. Do wyznaczenia błędu xrz wykorzystywane jest nachylenie wcześniej wyznaczonych linii regresji dla błędów pozycjonowania. Ponieważ błędy te reprezentują modulację średniej błędów prostopadłości w mierzonej objętości, ich średnia jest równa zero. Błędów skręcenia (xrx, yry, zrz) nie można wyznaczyć z wyników pomiaru wzorca w jednym położeniu, w przeciwieństwie do pozostałych błędów rotacyjnych, gdyż każdy wynik zawiera przynajmniej 2 błędy skręcenia. W celu wyznaczenia błędów skręcenia należy zmierzyć wzorzec w 6 położeniach, traktowanych jako ….(str:212,213 214) 16. Metody kompleksowe atestacji WMP. Atestacja maszyn współrzędnościowych pod względem dokładnościowym ma dwojaki charakter: 1. Wykrycie źródeł błędów parametrów celu ich skorygowania lub skompensowania 2. Poznanie dokładności danej maszyny parametrów celu ustalenia właściwej strategii pomiarowej parametrów możliwości oszacowania niedokładności pomiaru kontrolowanego przedmiotu Wykrycie źródeł błędów parametrów ich składowych, na co pozwalają tzw. metody analityczne, jest istotne przy instalowaniu maszyny zarówno po jej zakupieniu, jak i zmianie miejsca ustawienia. Wykrycie błędów składowych maszyny umożliwia ich minimalizację albo poprzez adjustację zespołów maszyny albo parametrów niektórych przypadkach, zwłaszcza w odniesieniu do błędów systematycznych, przez ich korekcję komputerową. Ocena globalnej niedokładności maszyny opiera się na atestacji metodą kompleksową, parametrów, której podstawą jest pomiar wzorca, najczęściej wzorca przestrzennego. Uzyskuje się wówczas ocenę niedokładności maszyny w zasadzie bez informacji o przyczynach tej niedokładności. Metoda ta jest bardzo przydatna dla użytkownika maszyny zarówno przy jej odbiorze technicznym podczas zakupu, jak i w okresowej ocenie niedokładności, np. celem oszacowania stopnia jej zużycia. Znajomość źródeł błędów jest niezbędna, jeśli atestacja maszyny parametrów minimalizacja ich wpływu mają być przeprowadzone dokładnie. 17 Metody stabilizacji termicznej zależą od producenta. Modą to być: - komputerowa korekcja błędów prowadnic; - wzorce układów pomiarowych ze stabilnego termicznie materiału Zerodur; - stabilne kształtowe elementy układów prowadzących z aluminium CARAT; - zachowanie warunków termicznych specyfikowanych przez producenta; - korygowanie rozszerzalności temperaturowej mierzonej części -aktywna korekcja termiczna - korekcja błędu resztkowego; - płynięcie zera układu współrzędnych Do sprawdzenia własności WMP pod kątem stabilności termicznej stosuje się nieczułe termicznie wzorce kontrolne wykonane z ceramiki szklanej Zerodur . 18 Korekcja obliczeniowa CAA (Computer Aided Accuracy) Metoda została opracowana w firmie Zeiss i opatentowana na początku lat 80-tych Obejmuje wyznaczenie mechanicznych błędów prowadnic WMP ^ Odchyłki prowadzenia i pozycji oraz prostopadlość między osiami jest rejestrowana drogą pomiarową i korygowana obliczeniowo w oparciu o model matematyczny Postępowanie przy korekcji CAA - przy przemieszczaniu osi mierzy się ( w przyjętych odstępach) pionowe odchyłki prostoliniowości - interferometr laserowy; - co np. 50 mm rejestrowana jest odchyłka prostoliniowości (po trzy razy w każdym kierunku); - obliczmy średnią z 6 pomiarów; - tak obliczoną odchyłkę zapamiętujemy; - podczas pomiaru koryguje się obliczając wartość korekcji drogą 19 Błędy oprogramowania Funkcja oprogramowania - wyznaczenie elementów zastępczych, rozwiązanie układu równań nieliniowych—uproszczenia, linearyzacja Sprawdzenie - testowanie przy pomocy specjalnych zbiorów danych - ISO/CD 10360-6
20. Model wirtualny do wyznaczania niepewności pomiaru - model symulacyjny maszyny uwzględniający m.in. jej kinematykę i błędy geometryczne - przeprowadza się symulację wielokrotnego pomiaru - opracowanie statystyczne wyników - oszacowanie niepewności Wirtualna maszyna jest pewnym specyficznym programem komputerowym symulującym sposób działania użytego w pomiarach sprzętu. Wirtualna WMP symuluje rzeczywisty proces otrzymywania danych o współrzędnych punktów pomiarowych i prowadzenie obliczeń z wykorzystaniem tvch danych 21 definiowanie układów współrzednych Chociaż maszyna dysponuje własnym układem współrzędnych, to można poprzez stwierdzenie położenia przedmiotu w przestrzeni zdefiniować, jeszcze przed rozpoczęciem pomiarów, nowy układ, obowiązujący dla danego elementu. Matematycznie można to zapisać następująco: Xp-wspołrzedne punktu w układzie współrzędnych D-macierz rotacji Xm-wspolrzedne punktu w układzie maszyny T-wektor translacji zasadę trzech płaszczyzn: * Kierunek główny wyznacza pierwszy przestrzenny kierunek układu odniesienia; jest nim normalna do głównej płaszczyzny bazowej. * Kierunek pomocniczy jest definiowany przez wektor prostopadły do kierunku głównego; kierunek ten wyznacza prosta przecięcia głównej i pomocniczej płaszczyzny bazowej » Punktem początkowym układu odniesienia jest punkt przecięcia trzech płaszczyzn bazowych. Definicję układu współrzędnych przeprowadza się zazwyczaj w oparciu o zmierzone lub obliczone typowe elementy geometryczne. Schemat na rys. 1.13 przedstawia sposób definiowania układu współrzędnych w programie UMESS firmy Zeiss. W celu wyznaczenia kierunku głównego należy dokonać pomiaru dowolnej prostej przestrzenne). np. osi walca lub stożka. Następnie jako kierunek pomocniczy przyjmuje się prostą przechodzącą przez dwa punkty na płaszczyźnie lub prostą zrzutowaną na płaszczyznę normalną do kierunku głównego, 22 UKŁADY POMIAROWE W praktyce wyznaczane są wartości współrzędnych punktów odczytywane z układów pomiarowych umieszczonych w poszczególnych osiach maszyny XYZ. W zdecydowanej większości maszyn współ... |
Menu
|