Témata
Reklama

Revoluce v oblasti měření

Společnost Renishaw je již 20 let jednou z nejvýznamnějších společností ovlivňujících rozvoj technologie souřadnicových měřicích strojů (CMM). Nejnovějším počinem je uvedení revoluční pětiosé skenovací techniky. Renscan5 představuje zcela novou technologii, která na souřadnicové měřicí stroje přináší vysoce přesné a mimořádně rychlé měření skenováním tvaru v pěti osách současně. Revo je název prvního z řady produktů nové rodiny měřicích hlavic a snímacích systémů, která revolučním způsobem změní filozofii průmyslového měření.

Renscan5 je souhrnné označení pro pětiosé skenovací produkty. Tato technologie je k dispozici pouze společně s univerzálním řídicím systémem pro souřadnicové měřicí stroje Renishaw UCC2 a tvoří základ budoucích vysokorychlostních skenovacích produktů.
Výhodou pětiosého systému využívajícího technologii Renscan5 je především minimalizace dynamických chyb způsobených hmotou pohybujících se struktur souřadnicového měřicího stroje, což vede k výraznému zvýšení rychlosti skenování.
Při obvyklém využití souřadnicového měřicího stroje ke skenování povrchů pomocí fixní snímací hlavice nebo pomocí indexovatelné hlavice jsou omezujícím faktorem dynamické parametry systému. Měřicí výkon souřadnicového měřicího stroje je po překročení těchto fyzikálních limitů nevypočitatelný. Toto dynamické omezení určuje rychlost skenování a tedy i produktivitu měření. Tradiční skenování je u souřadnicového měřicího stroje ve většině případů omezeno přibližně na hodnotu 10 mm.s-1, pokud je vyžadována dostatečná přesnost. Skenování může být i rychlejší, mezi 100 a 150 mm.s-1. Těchto rychlostí lze však dosáhnout pouze díky systému dynamických kompenzací - systému, který kompenzuje opakovatelné chyby souřadnicového měřicího stroje pod hodnotu dynamického omezení.
Při použití pětiosého měřicího systému je značná část nechtěné dynamické chyby souřadnicového měřicího stroje eliminována, neboť většinu práce odvede měřicí hlavice. Hlavice je mnohem lehčí a dynamičtější než souřadnicový měřicí stroj a díky výrazně lepší frekvenční charakteristice dokáže rychleji reagovat na změny tvaru dílce, aniž by docházelo ke vzniku škodlivých dynamických chyb. Souřadnicový měřicí stroj tak může provádět úlohy, k nimž byl zkonstruován - pohybovat se během měření konstantní rychlostí v jednom vektoru.
Revo je tak prvním z řady nově vyvíjených produktů, který předznamenává vysokorychlostní a mimořádně přesné pětiosé skenování s využitím systému Renscan5.
Reklama
Reklama
Reklama

Přehled systému Revo

Revo je nový dynamický systém společnosti, spojující měřicí hlavici a sondu. Tento nový revoluční produkt byl navržen k maximalizaci výkonu souřadnicových měřicích strojů při zachování vysoké přesnosti systému.
Měřicí hlavice Revo je vybavena speciálními vzduchovými ložisky, poháněnými v obou osách špičkovými bezkartáčkovými motory. Rychlé a vysoce přesné polohování systému zajišťují rotační snímače polohy s velmi vysokým rozlišením.
Celý systém se skládá z hlavice Revo, 2D sondy RSP2, 3D sondy RSP3, univerzálního řídicího systému pro souřadnicové měřicí stroje UCC2, PCI rozhraní karty (pro systém UCC2) a servozesilovače SPA2.

Technologie hlavice

Základním prvkem hlavice Revo je patentovaná technologie uložení pohyblivých částí ve vzduchových ložiscích, která zajišťuje mimořádně tuhou měřicí platformu. Nízký odpor a minimální tření umožňují vysoká zrychlení a bleskové změny směru pohybu. Tato ložiska, po jednom ke každé ose, ukrývají vysoce přesné bezkartáčkové motory, spojené s rotačními snímači polohy s rozlišením 0,08 úhlové vteřiny. Tato konstrukce zaručuje odměřování polohy špičky sondy na délce 250 mm s přesností lepší než 0,1 µm.
Neomezené otáčení hlavice v obou osách umožňují pozlacené rotační kontakty. Jde o jedinou součást konstrukce, kde dochází ke styku mezi pohyblivými plochami. Kontakty byly testovány na 50 000 000 cyklů. Po dosažení tohoto počtu cyklů bylo testování ukončeno, protože nedošlo k žádnému postřehnutelnému zhoršení vlastností. Tato hodnota se rovná provozní životnosti více než 5 let při obvyklém pracovním využití, což je doba provozu do servisní prohlídky. Rotační kontakty se využívají pouze pro napájení aktivních prvků hlavice. Pro datovou komunikaci je využíváno kapacitního propojení mezi osami a zde k žádnému opotřebení nedochází.
Vzduchová ložiska vykazují axiální tuhost 30 N na mikrometr, což zajišťuje stabilní měřicí platformu umožňující vysoká zrychlení a značnou rychlost skenování ploch - až 500 mm.s-1. Tyto parametry společně s dalšími funkcemi sondy a řídicího systému včetně řízení servopohonů umožňují provádět mimořádně rychlá a vysoce přesná měření s výrazným zlepšením měřicího výkonu. Systém tak přispívá k efektivnějšímu využití souřadnicových měřicích strojů a omezení problémů s plynulostí měření.
Kromě vysokorychlostního měření umožňují pětiosé systémy Renscan5 rychlou změnu polohy hlavice, která se navíc při přejezdech mezi měřenými prvky může pohybovat synchronně se souřadnicovým měřicím strojem. Pohyb v pěti osách také umožňuje přístup k prvkům, jež by předtím vyžadovaly složité konfigurace doteků a rozsáhlejší pracovní prostor souřadnicového měřicího stroje - obojí v neprospěch nákladů i měření.

Technologie sondy

Ve snaze minimalizovat dynamické účinky vysokorychlostního pohybu na mechanismus sondy je v nové konstrukci sondy pro precizní snímání přesné polohy špičky doteku využito laseru. Paprsek laserového světla je veden ze zdroje v tělese sondy (namontovaném k hlavici Revo) dutým dotekem k reflexní plošce umístěné v hrotu doteku.
Na rozdíl od konvenčních doteků, které vyžadují co nejvyšší tuhost, je dotek Revo navržen jako deformovatelný. Velikost prohnutí doteku činí v hrotu asi 50 ?m. Deformace způsobuje vychýlení reflexní plošky a tedy i změnu dráhy odraženého laserového paprsku přijímaného polohovým detektorem PSD, který je rovněž umístěn v tělese sondy.
Pohyb laserového bodu dopadajícího na detektor PSD je v kombinaci s úhly natočení měřicí hlavice a sondy, spolu se všemi výstupy odměřování os souřadnicového měřicího stroje převáděn na měřicí výstup. Z těchto údajů je odvozována poloha špičky doteku v prostoru. Celý tento proces probíhá při dynamickém pohybu špičky doteku vzhledem k dílci, přičemž hlavice se pohybuje synchronně se souřadnicovým měřicím strojem.
Tato produktová řada sond je vybavena dvojím typem snímačů. Výše popsaný typ je určen k měření většiny prvků a umožňuje 2D snímání. K dispozici je však také 3D sonda, která je odvozena od skenovací sondy Renishaw SP25M, používané dosud nejčastěji ve spojení s indexovatelnou hlavicí PH10. Obě zmíněné sondy, tedy 2D i 3D, jsou uváděny na trh pod označením RSP2 (Revo Scanning Probe 2D) a RSP3 (Revo Scanning Probe 3D). Většinu aplikací obsáhne sonda RSP2. Typ RSP3 najde uplatnění v aplikacích využívajících lomené a diskové doteky. Systém RSP2 tvoří jediné těleso sondy s držáky doteků v délkách od 250 mm do 500 mm od středu dolní osy hlavice. Typ RSP3 je pak vybaven standardními držáky doteků SP25.
Výměníky sond a doteků založené na oblíbeném systému MRS mohou být nakonfigurovány použitím jednotlivých portů s vložkami a celý systém tak může být upraven podle konkrétních potřeb dané měřicí aplikace.

Technologie řídicího systému

Renscan5 a Revo jsou systémy využívající řídicí systém UCC2/SPA2. UCC2 je univerzální řídicí systém pro souřadnicové měřicí stroje. Je určen pro tříosé a pětiosé skenování, přičemž procesor disponuje výkonem umožňujícím synchronní pohyb hlavice i souřadnicového měřicího stroje. Je propojen se servozesilovačem SPA2, který v provedení Revo Renscan5 umožňuje snímání v pěti osách.
Hlavním důvodem k použití řídicího systému UCC2 je ovládání měřicího systému sestávajícího ze souřadnicového měřicího stroje a hlavice Revo. K synchronizaci souřadnicového měřicího stroje s osami hlavice je totiž nutné vzhledem k zachování integrity dat využít jediný procesor. Řídicí systém UCC pracuje s frekvencí aktualizace dat 2 kHz. To znamená, že systém umožňuje naskenovat 2000 bodů za sekundu. V této souvislosti se rychlost 500 mm.s-1 při měření otvoru o průměru 100 mm rovná 1250 datovým bodům na otáčku, tedy snímání bodů s hustotou 0,25 mm.
Hlavice a sonda shromažďují datové body frekvencí 6 kHz - třikrát rychleji než řídicí systém UCC. Znamená to, že do vyrovnávací paměti může být uloženo více dat (jež budou následně analyzována) z těch oblastí dílce, kde to bude vyžadováno, aniž by docházelo k zabírání cenného času souřadnicového řídicího stroje, což ještě zvyšuje produktivitu.
Kromě řešení obtíží s integritou a zpracováním dat zůstává důležitým okamžikem synchronizace. Veškeré informace o povrchu měřeného dílce přicházejí z hrotu sondy. Zatímco základní geometrie prvku může být dobře "známa", nasnímána musí být skutečná plocha. To vyžaduje velmi spolehlivý systém řízení servopohonů, který umožňuje udržet kontakt s plochou i přes změny v axiální orientaci hlavice a pohyb v osách souřadnicového měřicího stroje.
Všechny skenovací systémy musí udržet kontakt s plochou. Skenovací sondy používané pro snímání ve třech osách k tomu využívají pohony a osy souřadnicového měřicího stroje. Tento typ sond zpravidla snímá data s nižší frekvencí než Revo a jejich vychylování je větší. Souřadnicový měřicí stroj se potom pohybuje tak, aby udržel skenovací sondu v rozsahu jejích přípustných zdvihů. Tento způsob poskytuje dostatečnou přesnost ovšem za mnohem nižší rychlosti.
Systém Revo disponuje vyšší frekvenční charakteristikou než tradiční skenovací sondy - avšak za cenu konstrukčního řešení, které omezuje zdvih sondy. V praxi však tato skutečnost nemá význam, neboť hlavice Revo zajistí zdvih sondy a souřadnicový stroj obstará pohyb v osách X, YZ. Klíčovým momentem je zajištění synchronizace různých vstupů s výstupů, aby byl umožněn pohyb v pěti osách. Měřicí výstup z hlavice a souřadnicového měřicího stroje musí být zkombinován a zpracován takovým způsobem, který umožňuje synchronní reagování pohonu souřadnicového měřicího stoje i hlavice na zpětnou vazbu sondy z povrchu dílce. To vše je zajištěno právě použitím systému UCC2 a servozesilovače SPA2.

Integrace se softwarovými aplikacemi

Integrace systémů Renscan5 a Revo je zajištěna prostřednictvím rozhraní I++DME. Protokol I++DME je standardní rozhraní mezi softwarovými aplikacemi u řady měřicích zařízení. Jde o spojení typu klient/server mezi hardwarem měřicího zařízení a metrologickou softwarovou aplikací, využívanou k programování stroje a vyhodnocování naměřených dat.
Výrobce souřadnicového měřicího stroje nebo dodavatel měřicího softwaru musí poskytovat klientské rozhraní, jež zajistí komunikaci použitím protokolu I++DME. Řídicí systém souřadnicového měřicího stroje musí být vybaven serverovou aplikací umožňující komunikaci prostřednictvím protokolu I++DME. V případě řídicího systému UCC Renishaw je tento požadavek splněn produktem UCC server.
Značnou výhodou této metody je skutečnost, že možnosti systému Renscan5 může využívat jakákoliv softwarová aplikace prostřednictvím jediného softwaru - UCC serveru se zajištěnou zpětnou kompatibilitou.

Kalibrace

Podstatným prvkem při používání jakéhokoliv měřicího systému je kalibrace. Tuto kalibraci je obvykle nutné provést pro každou polohu indexovatelné hlavice - u všech použitých kombinací sondy a doteku. Tento krok je nutné uskutečnit také u skenovacích systémů s pevnou hlavicí a stejně tak i u výměnných modulů s přednastavenými konfiguracemi doteků.
V případě systému Revo je kalibrace využita důmyslněji a jejím konečným výsledkem je více času pro měření a menší časové nároky na kalibraci. Důležitým aspektem kalibrace je stanovení geometrie hlavice a sondy. Díky tomu mohou být z kalibrace vyvozeny všechny polohy takovým způsobem, že jakákoli kombinace polohy nebo pohybu osy může být přesně využita pro účely měření.
Tohoto cíle je dosaženo kombinací hodnot získaných z odměřovacího systému, kompenzovaných o data chybové mapy, a hodnot geometrie sondy i výstupů ze sondy. Výpočtem získaná hodnota definuje přesně polohu špičky doteku v prostoru pro jakoukoliv polohu sondy.
Vše probíhá použitím postupu podobného testu ISO 10360-4, jenž zabere několik minut a po jehož dokončení mohou být odvozeny všechny polohy. Zbývá zkalibrovat jen používané držáky sond a doteků. I pro tuto kalibraci existuje podobný postup, avšak poněkud kratší. Díky tomu je dosahováno významných časových úspor, jež jsou dalším článkem pozoruhodného řetězce výhod měřicího výkonu a přesnosti.
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 51125
Datum: 23. 11. 2005
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

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
Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Ochrana provozních měřidel tlaku před mechanickým namáháním

Při měření tlaku v potrubních systémech a v nádobách se setkáváme s nepříznivými mechanickými vlivy, které mají původ v měřeném procesu. Jedná se o tlakové rázy, pulzace, otřesy či vibrace, a někdy také o přetížení nad rámec měřicího rozsahu přístroje. Pulzace tlaku v potrubí zpravidla pochází od čerpadel, případně od rotujících míchadel v nádobách. Tlakové rázy jsou způsobovány setrvačností sloupce kapaliny pohybující se v potrubí; na jejich vzniku se podílí i činnost ventilů a škrticích orgánů. Destruktivní účinky mohou mít i bubliny par a plynů v tekutině proudící přes ventily. Otřesy a vibrace jsou způsobovány zpravidla rotujícími částmi strojů, prouděním tekutin, pulzacemi a tlakovými rázy v potrubí. Tento článek si klade za cíl shrnout způsoby, jak lze tlakoměry před uvedenými vlivy ochránit.

Průmysl 4.0 v měření aneb Kvalita 4.0

V souvislosti s postupující mírou digitalizace a automatizace výroby se často hovoří o Průmyslu 4.0 neboli čtvrté průmyslové revoluci. Tento trend se pochopitelně nevyhýbá ani oboru měření. Objevuje se dokonce nový pojem – Kvalita 4.0. Co si pod tím představit?

Měření energie je důležité ve všech oborech

Spotřeba a ve velké míře i kvalita energií je v poslední době stále více sledovanou veličinou. Měřicími systémy od přehledových měřičů spotřeby až po systémy, kde je měření, zobrazování, ukládání a grafické prezentování veličin integrováno do větších systémů lze získávat přehled o spotřebě kdykoli je to potřeba.

Vestavné přístroje pro měření v silnoproudé síti

Řadou vestavných přístrojů SIRAX se doplňují přístroje s vysokým výkonem SINEAX a završují tak portfolio v této oblasti. Přístroje série SIRAX se vyznačují základní funkčností převodníku elektrických veličin za dodržení velmi dobrého poměru cena/výkon. Přístroje BM1200 a BM1400 představují jednoduché a cenově výhodné monitory silnoproudé sítě. Pro vyšší stupeň vizualizace a komfortnější koncept obsluhy jsou vhodné multifunkční monitorovací přístroje, které byly označeny MM1200 a MM1400, jsou vybaveny TFT displejem a lze je na základě přehledného menu též konfigurovat.

Revoluční linka pro měření kvality

Je to takový český "americký sen". Začínal jako soustružník, dnes Miroslav Dušek vlastní strojírenskou firmu s mnohamilionovým obratem. Láska k poctivému řemeslu se u něj potkává s vynalézavostí, která ho nyní dovedla k vývoji revoluční linky pro měření kvality.

Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

Zákaznické dny ve znamení počítačové tomografie

Společnost Prima Bilavčík uspořádala ve svém sídle v Uherském Brodě zákaznické dny, na nichž seznámila své partnery s novinkami ve svém sortimentu měřicích přístrojů, jakož i ve vybavení svých laboratoří. Zlatým hřebem programu bylo představení počítačového tomografu Werth TomoScope HV 500, zakoupeného koncem loňského roku.

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