Мобильные координатные измерительные машины типа "рука"

Изобретателем мобильных измерительных систем принято считать Леонардо да Винчи, на набросках которого, хранящихся в Лувре, можно созидать раздвижные мачты «мерила», установленного на тележке, в которую запряжена четверка лошадок. Двое рабов крутят ворот механизма наведения, рядом с повозкой стоит счетовод, вычисляющий координаты последней точки верхней мачты. Очевидно, ни о каком практическом использовании этого устройства в то время не могло быть и речи: более обыкновенные средства измерения обеспечивали на порядки огромную точность.
2-ое рождение мобильных измерительных систем вышло в конце 20 века, когда уровень технологий позволил начать создание довольно четких координатных машин с довольно низкой себестоимостью. Сейчас по точности наилучшие мобильные измерительные системы приближаются к стационарным, имея при всем этом практически на порядок наименьшую цена.

Различают последующие типы мобильных измерительных систем:

Машина типа "Рука" : состоит из основания, которое может быть закреплено на хоть какой ровненькой поверхности либо базироваться на переносной треноге, и нескольких шарнирно-сочлененных колен. В каждом шарнире расположены датчики угловых перемещений, которые отправляют в компьютер информацию о обоюдном расположении колен. Программное обеспечение в режиме реального времени рассчитывает координаты измерительного щупа, которым оканчивается рука. Рабочей зоной КИМ является сфера с поперечниками от 1.2 до 3.7м (зависимо от длины руки), при этом щуп может просто попасть фактически в всякую точку снутри этой сферы. Рука не имеет привода, перемещение измерительного щупа и фиксация точки замера выполняются оператором вручную.
Обычно в самом начале работы при помощи программного обеспечения и самой руки назначается система координат методом обмера базисных частей изделия, дальше делается сам обмер. Можно создавать измерения как линейных и угловых размеров базисных геометрических частей, так и сопоставление с 3D-моделью, выполненной в хоть какой CAD-системе. Отличия фактических размеров измеряемого объекта от номинала отражаются не только лишь в числовой форме, да и - для наглядности - цветом на поверхности модели.

Лазерный трекер: имеет рабочую зону до 70 м. Механизм работы заключается в отражении лазерного луча от маленького призменного отражателя, помещенного внутрь сферы. Трекер определяет расстояние до отражателя, угол азимута и высоты, и при помощи программного обеспечения в режиме реального времени определяет координаты отражателя в пространстве относительно за ранее данной системы координат.
До работы лазерный трекер устанавливается поблизости измеряемого объекта (к примеру, на треноге), - при этом установку можно создавать на высоте до 15 м от поверхности земли. Отражатель устанавливается на приборе для захвата луча лазера, потом перемещается оператором на измеряемый объект. При всем этом лазерный трекер автоматом смотрит за целью, а оператор по мере надобности производит фиксацию текущих координат измеряемого объекта при помощи пульта дистанционного управления.

В случае появления необходимости измерения рукою либо трекером объектов, габариты которых превосходят размеры рабочей зоны прибора применяется прием «прыжок» (англ. «leapfrog»). Сначало машина привязывается к одной части измеряемого изделия. Для того, чтоб передвинуть КИМ и продолжить измерение в ранее труднодоступной зоне, замеряются и сохраняются несколько точек (от 3 и поболее). Дальше, после "прыжка", машина привязывается к этим точкам, тем совмещая систему координат с предшествующей, и измерения длятся. Таких прыжков может быть произведено огромное количество, при этом по всем координатам. Благодаря этому может быть просачиваться в самые недоступные места и создавать измерения таковой трудности, которые выполнить другими способами или очень трудоемко, или нереально.

Рука и трекер могут работать вместе в качестве 1-го прибора, что нередко требуется при измерении больших объектов сложной формы. Рука в данном случае может неоднократно переставляться для обеспечения доступа к элементам, находящимся вне поля зрения лазера, а трекер употребляется для контроля положения руки и приведения измеренных данных к одной системе координат. По таковой технологии, к примеру, делается контроль сборки самолетов на огромнейших авиастроительных концернах Boing и Airbus Industry.

Лазерный сканер - портативная система для бесконтактного сбора 3D-координат наружных объектов. Готова сканера крутится и фиксирует все, что оказывается в ее поле зрения. Скорость сканирования - 120000 точек за секунду, дальность деяния - до 76 м. Приобретенные облака точек потом могут применены для измерений, определения образов и т.д.

Каждый тип мобильных измерительных систем рассчитан на решение определенного круга задач.

• Лазерные сканеры используются там, где требуется создание высокореалистичных 3D-моделей производственных помещений, шахт, трубопроводов, в криминалистике для фиксации расположения предметов на месте злодеяния, в архитектуре для оцифровки памятников, и т.д.
• Лазерные трекеры используются там, где есть необходимость измерения и сопоставления с CAD-моделью мощных и крупногабаритных объектов: в томном машиностроении, авиа - и кораблестроении.
• Более широкий диапазон внедрения имеют мобильные измерительные системы типа «рука». Они используются в самых различных отраслях индустрии, где есть необходимость резвого и всестороннего контроля деталей, оснастки, заготовок, получения прототипов будущих изделий.

Разглядим более совершенную на сегодня мобильную КИМ типа «рука» Quantum FaroArm.

1-ое, что направляет на себя внимание в этой системе - высочайшее отношение точности к размеру рабочей зоны: повторяемость точки - до +/-16 микрон! (для 6-осевой руки с рабочей зоной 1,8 м; для справки: точность руки линейно находится в зависимости от ее длины: чем длиннее рука, тем ниже ее точность.) Система имеет активную температурную компенсацию: в каждом колене руки размещено по два температурных детектора, по инфы от которых в измеренные координаты вносятся поправки, учитывающие изменение длины колен зависимо от температуры.
Рука может работать от встроенного аккума и передавать данные по интерфейсу Блютуз. Никакие провода не мешаются при работе под ногами.
Система автоматом отключает критичные составляющие для понижения энергопотребления и роста срока службы.

Особенного упоминания заслуживают щупы. Рука Quantum FaroArm может употребляться с «интеллектуальными» щупами i-Probe, в каждом из которых содержится термодатчик и электроника, хранящая действительное значение поперечника каждого определенного щупа с точностью до шестого знака после запятой.

2-ой вариант - внедрение в качестве стандартных измерительных щупов Renishaw ТР20.

Измерительный щуп Renishaw с датчиком касания представляет собой малогабаритный щуп со сменными модулями, позволяющий использовать широкий спектр стилусов и расширений для обеспечения доступа к элементам сложных деталей.

Щуп ТР20 с датчиком касания позволяет юзерам руки просто определять объекты из мягеньких и гибких материалов. Патентованная разработка «излома» немедля считывает данные, фактически стопроцентно устраняя деформации детали, возникающие при использовании твердотельного щупа.

Стремительная подмена стилуса ТР20 без перекалибровки щупа может сберегает существенное количество времени. Подмена стилуса отбирает секунды.
Отделяемые модули щупа ТР20 защищают щуп от бокового удара.
ТР20 обеспечивает хороший обзор вокруг наконечника стилуса, облегчая измерение сложных деталей. Сочетание с выдающимися метрологическими чертами датчика касания обеспечивает широчайшие способности измерительной системы. 

Не считая того, специально для FARO компания Renishaw разработала контактные щупы FARO SENSOR, преодолевающие ограничения обычных твердотельных щупов. FARO SENSOR - чувствительный к касанию жесткий щуп, воплощающий последние заслуги технологии производства датчиков касания.
Инноваторская разработка FARO SENSOR гарантирует считывание результата измерения исключительно в тот момент, когда наконечник щупа касается детали. Тем устраняется необходимость выбраковки неверных данных, собранных в моменты отсутствия контакта щупа и измеряемой детали.


FARO SENSOR существенно увеличивает точность и воспроизводимость измерений, минимизируя зависимость результата работы от опыта оператора.

Щуп FARO SENSOR может употребляться с разными наконечниками, обеспечивающими доступ к сложным и недоступным элементам.

 На руке может быть закреплен сканирующий модуль "Laser Line Probe", превращающий ее в универсальный инструмент для инспекции деталей, сотворения прототипов, оборотного инжиниринга, 3D-моделлинга и сопоставления облака точек с CAD-моделью. Скорость сканирования - до 19200 точек за секунду. Система совместима с программным обеспечением Geomagic, Polyworks, Rapidform и многими другими продуктами посторониих производителей.

Спецы Метрологического Центра "Мастер-Сервис"

www.metrologi.ru