Témata
Reklama

Pokročilé měření obrobků v obráběcím stroji

Zvyšování efektivity a přesnosti výroby patří mezi hlavní směry v oblasti výrobních strojů. Vysoké požadavky na přesnost si vynucují důkladnou kontrolu rozměrů vyráběných dílců na souřadnicových měřicích strojích (CMM). To je zejména u velkých a těžkých dílců spojeno s velkými časovými prodlevami nutnými pro jejich manipulaci a ustavení na obráběcím stroji (OS) a CMM. Z tohoto důvodu byl vyvinut systém inprocesního měření obrobku přímo v obráběcím stroji, který využívá plnohodnotný software pro CMM.

Hlavní výhodou vyvinutého řešení inprocesního měření je zachování dostatečné přesnosti výroby při razantním snížení časových nároků na výrobu a kontrolu. Po implementaci vyvinuté metody odpadá nutnost opakovaného přesouvání a ustavování dílce mezi obráběcím strojem a CMM. Dílec je ihned po výrobě a přímo v pracovním prostoru obráběcího stroje proměřen podobně jako na CMM a je vytvořen protokol o dosažených výsledcích. V případě, že je zjištěna nepřesnost přesahující stanovené tolerance, je dílec ihned opraven bez nutnosti jakékoliv manipulace. Přesun na CMM pak může sloužit jen pro potřeby finální výstupní kontroly a není nutný ve stadiu kontroly mezioperační.

Reklama
Reklama
Obr. 1. Schematické znázornění postupu výroby při využití navržené metody: obrábění (a) – měření (b) – vyhodnocení (c) – korekční obrábění (a)

Princip implementace funkce CMM do obráběcího stroje

Uvedená metoda inprocesního měření je založena na implementaci metrologického softwaru přímo do řídicího systému stroje a na využití přídavných odměřovacích systémů zvyšujících přesnost stroje v režimu měření.

V TOS Varnsdorf byl v rámci vývojového projektu spolu s ČVUT v Praze vyvinut prototyp stroje, který je vybaven českým CNC řídicím systémem MEFI CNC872 iTQ-E s implementovaným komunikačním rozhraním EtherCAT pro připojení pohonů a příslušenství. Řídicí systém je dále vybaven I++ serverem, který je schopen obousměrné komunikace s metrologickým softwarem. Jednotlivé příkazy podle standardu I++ jsou v řídicím systému obráběcího stroje přeloženy do formy dílčích NC programů, které jsou ihned automaticky odbaveny. Jako metrologický software je použit nově představený software TouchDMIS taktéž českého výrobce. Tento metrologický software umožňuje kromě standardních funkcí pro běžné CMM také okamžité zaslání korekčních dat do řídicího systému stroje na základě skutečně změřeného profilu obráběné plochy. Metrologický software TouchDMIS může být buď přímou součástí řídicího systému, nebo může být implementován do přenosného zařízení komunikujícího s řídicím systémem obráběcího stroje pomocí Wi-Fi.

Měření pomocí dotykových sond

Pro zvýšení možností a přesnosti měření může být obráběcí stroj vybaven dotykovými sondami běžně používanými u CMM včetně měřicí sklopně-otočné hlavy. Prototyp stroje v TOS Varnsdorf je pro tyto účely vybaven automatickou sklopně-otočnou indexovací hlavou Renishaw PH10 a měřicí sondou TP6A. Kalibrace dotyků a jednotlivých poloh hlavy se provádí přímo v metrologickém softwaru TouchDMIS.

Přídavné odměřovací systémy

Vysoké přesnosti při měření využívající mechanické struktury obráběcího stroje je dosaženo využitím přídavných odměřovacích systémů. Pro tyto účely byly využity metody měření deformace obráběcího stroje implementované přímo do jeho mechanické struktury a metody využívající externích přídavných odměřování nezávislých na mechanické struktuře obráběcího stroje, jako je laser tracker. Řídicí systém MEFI je propojen s laser trackerem Leica AT901 pomocí real-timové sběrnice EtherCAT, která poskytuje informace o poloze koutového odrážeče, který je umístěn v těsné blízkosti dotykové sondy, v taktu 1 kHz.

Metrologický software TouchDMIS

Měřicí software TouchDMIS svým pojetím představuje revoluční řešení na poli souřadnicové měřicí techniky. Byl vytvořen tak, aby splňoval veškeré nároky kladené současnými trendy v souřadnicovém měření (například měření s CAD modelem, CNC měření, měření s laser trackerem) s přidanou hodnotou větší rychlosti a efektivity práce. Jeho hlavní inovace však spočívá ve využití dotykového displeje jako hlavního způsobu ovládání softwaru.

Obr. 2. Schéma zapojení řízení stroje s implementovanou funkcí inprocesního měření

Software TouchDMIS je postaven na požadovaných standardech, počínaje měřením celé škály typů geometrických útvarů (splňuje certifikaci algoritmů výpočtů prověřené institutem PTB), možnostmi tvorby softwarového vyrovnání součásti (způsoby 3-2-1, best-fit, RPS aj.), konstrukcí útvarů a konče výstupem geometrických tolerancí podle standardu ISO. Všechny operace jsou ukládány pomocí programovacího jazyka DMIS používaného pro souřadnicovou měřicí techniku. Jádro umožňuje výrazné zlepšení efektivity práce s operační pamětí PC, což dovoluje načítání a práci s objemnými CAD modely celých konstrukčních sestav a celků.

Dotykové ovládání

Dotykové ovládání si vyžádalo přepracování uživatelského rozhraní tak, aby se uživatel cítil komfortně a aby nepostrádal jakoukoli funkci, která je známá u konvenčních softwarů stejného druhu. Byly zde vytvořeny nové druhy/typy zobrazování a skrývání pracovních oken či nabídek nástrojů, práce s více pracovními plochami a v neposlední řadě vytvoření dotykových gest pro operaci s 3D měřicí scénou, jako jsou posun, rotace, zvětšování, resp. zmenšování a výběr měřených útvarů. Samostatnou kapitolou je práce s 3D CAD modelem, kde byl vyvinut nový způsob výběru nominálních dat z CAD modelu. Tyto nové přístupy k ovládání mohou být inspirací pro další odvětví strojírenského průmyslu.

Komunikace softwaru s měřicími stroji

Pro komunikaci s měřicími stroji software používá nativní rozhraní (pro CNC řízení firem Pantec a Deva) či univerzální rozhraní, jakým je protokol I++. Tento protokol vznikl na základě požadavku velkých zákazníků jako univerzální otevřená platforma, kdy protokolovou vrstvou je TCP/IP (ať už jako localhost nebo ethernet), a aplikační vrstvou je ASCII rozhraní komunikace. I++ rozhraní je schopno definovat jak pohyby stroje pro přejezdy, tak dotykové měření samostatných bodů i skenování analogovými skenovacími sondami.

Možnosti rozšíření a jiných aplikací

Navržený systém implementace funkce inprocesního měření přímo do řídicího systému výrobního stroje představuje nejefektivnější způsob synergie výrobního stroje a souřadnicového měřicího stroje. Nicméně zejména v Evropě jsou v oblasti obráběcích strojů značně rozšířeny řídicí systémy Siemens Sinumerik 840D sl a Heidenhain iTNC530, které přímou implementaci takovýchto funkcí neumožňují. Cílem následujícího vývoje je implementace navržené metody inprocesního měření do těchto řídicích systémů pomocí samostatného I++ serveru vycházejícího z řídicího systému MEFI.

Obr. 3. Náhled na uživatelské prostředí softwaru TouchDMIS

Navržené řešení inprocesního měření není určeno výhradně pro obráběcí stroje, ale je možné touto konfigurací (TouchDMIS-MEFI-pohony s komunikací EtherCAT) osadit i standardní souřadnicové měřicí stroje. Z toho vyplývá, že tuto sestavu lze nasadit i na starší souřadnicové stroje a tímto retrofitem zlepšit jeho užitnou hodnotu.

Pro zkvalitnění a zvýšení kvantity informací získaných o měřeném výrobku momentálně vývojový tým firmy Next Metrology Software pracuje na integraci analogového skenování. Jde nejen o implementaci všech možných způsobů definice měřicí skenovací dráhy (jako jsou sken po přímce, sken po kružnici či spirále atd.), ale i o následné práci se získanými daty (filtrování či dalšími druhy následného zpracování dat). Tento skenovací proces bude možné implementovat stejným způsobem také na obráběcí stroje.

Závěr

Navržené propojení řídicího systému obráběcího stroje a funkce CMM představuje výrazné zvýšení užitných vlastností obráběcích strojů, které může značně snížit náklady spojené s manipulací a ustavováním rozměrných a hmotných dílců. Dojde tím i ke snížení nákladů na pořízení měřicího systému vůči běžně dostupným CMM. Uvedená metoda inprocesního měření byla vyvinuta za finanční podpory MPO (projekt č. FR-TI4/243 nazvaný Inprocesní měření).

Ing. Jiří Švéda, Ph.D. – ČVUT v Praze, Ú12135, VCSVTT
Ing. Štěpán Hřivna – Next Metrology Software
Ing. Tomáš Kozlok – TOS Varnsdorf
Ing. Miroslav Schut – M E F I

ČVUT v Praze, Next Metrology Software, TOS Varnsdorf, M E F I
j.sveda@rcmt.cvut.cz
stepan.hrivna@nextmetrology.com
tkozlok@tosvarnsdorf.cz
schut@mefi.cz

www.rcmt.cvut.cz
//touchdmis.com/

Reklama
Vydání #12
Kód článku: 141249
Datum: 09. 12. 2014
Rubrika: Monotematická příloha / Software pro strojaře
Autor:
Firmy
Související články
Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu obráběcích strojů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.
Čas jsou peníze. Každá minuta prostoje výrobního zařízení je nežádoucí, proto se dnes vedle vysoké produktivity u strojů očekává také jejich vysoká spolehlivost.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Související články
Intertool 2014 spojen s automatizací procesů

Tradiční vídeňský veletrh Intertool, letos pořádaný od 6. do 9. května, získal spojením se Smart Automation Austria na dynamice a bezesporu i zájmu návštěvníků.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Přístup k platným datům až do výroby

S vývojem výpočetní techniky a jednotlivých aplikací a systémů pronikaly do různých oblastí fungování výrobních společností rozličné – většinou samostatné a autonomní – aplikace. Postupem času se začaly objevovat komplexnější informační systémy, které zahrnovaly větší celky podle oblastí fungování ve struktuře společnosti (ekonomika, PaM, sklady, logistika, výroba aj.). Cílem tohoto článku je zamyslet se nad přínosy situace, kdy je nasazení standardního PLM/PDM systému z oblasti předvýroby (vývoj, konstrukce, technologie) rozšířeno dále do výroby, a to až na pracoviště k jednotlivým strojům (NC stroje, roboty, měřicí a seřizovací stroje atd.).

Výměna hydraulických olejů v praxi

Výměny hydraulických olejů představují odjakživa součást údržby hydraulických strojů. Ve většině případů je výměna spojena s předpisem nebo doporučením výrobce (dodavatele) stroje. Avšak pomáhají tyto výměny stroji? Udržují ho v bezporuchovém režimu?

Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu automatizace obslužných procesů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.

Tlak na zvyšování produktivity a další faktory související s cenou práce či nedostatkem pracovní síly přiměly mnoho výrobců automatizovat své výrobní procesy. Většina obslužných procesů, jako je upínání, paletizace, kontrola kvality a další úkony (třídění, odvoz, balení), probíhá ve vedlejších časech.


I tyto procesy lze optimalizovat, zefektivnit anebo částečně automatizovat. Jaké produkty, systémy či služby zvyšující efektivitu obslužných výrobních procesů nabízí vaše společnost?

Názorové fórum odborníků

Respondenty jsme požádali o jejich názor na podobu budoucích technologií. Současná situace přinesla mnoho omezení, mezi jinými postihla také dodavatelské řetězce, znemožnila včasné dodávky do výrobních podniků a přinesla vyšší nároky na bezpečnost zaměstnanců. Jaké nové technologie podle vás mají v současné situaci největší potenciál se prosadit?

RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů (2. část)

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

Zájem o elektromotory roste, řešením je automatizace

Spojením zlatých českých ručiček a německé organizace vzniká ve společnosti JULI Motorenwerk půl milionu elektromotorů ve více než šedesáti modifikacích ročně a všechny do jediného končí pouze a výhradně v manipulační technice mateřských společností Jungheinrich a Kion group, do které patří i např. firma Linde. Více než dvacet pět let staré výrobní prostory v Moravanech u Brna procházejí posledních několik let rozsáhlou transformací automatizace výrobních procesů. Automatické linky na výrobu rotorů a statorů dodala divize MAS Automation společnosti Kovosvit MAS.

Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

Cena MM Award na EMO 2019

Také v roce 2019 došlo na udílení cen MM Award. Jedná se o oficiální a jediné ceny udělované na veletrhu EMO. Porota i letos vybírala z mnoha přihlášených exponátů, nejen německých výrobců. Do užšího výběru se jich dostalo jen pár, a nakonec bylo rozdáno pět hlavních cen v pěti kategoriích. S prázdnou neodešly ani firmy, jejichž produkty se ocitly na druhém a třetím místě. I v tomto roce došlo k jistému „posunu“ ve vnímání obsahu jednotlivých kategorií, a tedy i oceněných produktů. Pojďme se podívat na vítězné exponáty podívat jednotlivě. Je to lehký nástin toho, jak EMO vidí němečtí kolegové.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit