VIII. WSPÓŁRZĘDNOŚCIOWE RAMIONA POMIAROWE

Transkrypt

1 342 VIII. WSPÓŁRZĘDNOŚCIOWE RAMIONA POMIAROWE W ostatnich latach pojawiły się nowej konstrukcji urządzenia pomiarowe pracujące w technice współrzędnościowej, które mogą być stosowane w małych i średnich zakładach produkcyjnych, a nawet w warsztatach prowadzących naprawy, np. naprawy samochodów. Urządzenia te zwane współrzędnościowymi ramionami pomiarowymi (Coordinate Measuring Arms; Portable CMM s; Articulated Arm CMM s) lub wprost ramionami pomiarowymi, są urządzeniami przenośnymi o stosunkowo nieskomplikowanej konstrukcji, chociaż o bogatym oprogramowaniu. Ramiona pomiarowe, w odróżnieniu od współrzędnościowych maszyn pomiarowych [A98, A105, A104, A97, A110, A118, A134, 26i], są urządzeniami przenośnymi mogącymi pracować w otoczeniu produkcji, a ponadto - co jest również cechą charakterystyczną - mogą wykonywać pomiary wewnątrz obiektów wielkogabarytowych. Ramiona pomiarowe przedstawione są w trzech kolejnych podrozdziałach, a mianowicie: VIII.1. Budowa, parametry techniczne, zastosowania, VIII.2. Pomiary skaningowe i specjalne; pomiary w rozszerzonym zakresie, VIII.3. Oprogramowania pomiarowe, VIII.4.Testy dokładności. VIII.1. Budowa, parametry techniczne, zastosowania Zaprezentowane są współrzędnościowe ramiona pomiarowe marki Nikon Metrology oferowane w naszym kraju przez Smart Solutions [W21]; ramiona FARO [W7] występujące w odmianach Edge, Prime, Fussion i Faro Gage; ROMER (Hexagon Metrology) [W10] obejmujące ramiona Absolute Arm i Multi Gage, przy czym ramiona Absolute Arm wytwarzane są w dwóch opcjach różniących się przede wszystkim dokładnością (serii 73 i 75). W podobnych odmianach oferowane są ramiona CIMCORE oferowane w Polsce przez Hexagon Metrology [W10] i Oberon 3D [W1]. Natomiast firma Zett Mess [W35] oferuje ramiona o symbolu AMPGE. Na rynku ostatnio pojawiła się Firma Tomellerii Engineering [W28] oferując ramiona Space i Micron oraz firma Kreon Technologies [W16] oferując ramiona Kreon i Baces. Niektóre z tych ramion pomiarowych zostaną zaprezentowane ich działanie, własności metrologiczne i zastosowania. Ramiona firmy Nikon Metrology Budowa i działanie ramion pomiarowych opisane zostanie na przykładzie ramienia o symbolu MCAx oferowanego przez firmę Nikon Metrology [W21] jako przykład konstrukcji w zasadzie wspólnej dla wszystkich ramion. Cechami charakterystycznymi budowy ramion są (rys. VIII.1): - podstawa 1 (zwana stopką) umożliwiająca mocowanie ramienia do powierzchni stołu lub statywu poprzez łączenie magnetyczne lub śrubowe lub podciśnieniowe, - korpus 2 zapewniający łączność bezprzewodową (Wi-Fi) oraz zasilanie bateryjne (Li- Ion), -przeciwwaga Zero-G 3 kompensująca masę ramienia i tym samym zwiększająca komfort pracy operatora przy wykonywaniu przemieszczeń kątowych ramienia, -tuby 4 ramienia wykonane z włókien węglowych zapewniające stosunkowo małą podatność na wpływy temperatury i odznaczające się wysoką sztywnością i małą masą, - obrotowy przegub 5 zapewniający płynny obrót ramienia w dwóch płaszczyznach, - obrotowy uchwyt 6 ułatwiający przemieszczanie ramieniem oraz izolujący ramię od ciepła ręki operatora,

2 343 - głowica 7 może być wyposażona w laserową głowicę skanującą i głowicę stykową tworząc zintegrowany układ lub tylko w głowicę do pomiarów stykowych, - mierzony przedmiot 8, w tym przypadku z widoczną linią pomiarową pochodzącą od skanera laserowego Rys.VIII.1.Ramię pomiarowe NIKON MCAx [W21] Poszczególne przeguby ramienia wyposażonego tylko w głowicę stykową pozwalają na wykonywanie obrotów każdego przegubu w trzech płaszczyznach, tak jak to ilustruje rys. VIII.2. Każdy przegub wyposażony jest w dwa enkodery. W przypadku ramienia MCAx są to kątowe enkodery kodowe, tj. typu absolutnego. Rys.VIII.2. Schemat kinematyczny przemieszczeń kątowych poszczególnych przegubów ramienia i obrotów kątowych enkoderów

3 344 Ramiona pomiarowe serii MCAx wytwarzane są w sześciu rodzajach zakresu pomiarowego od najmniejszego, wynoszącego 2,0m do największego 4,5 m, przy czym poszczególne ramiona różnią się zakresem pomiarowym co 0,5 m. Wykonywane są w dwóch opcjach różniących się dokładnością. Ramiona serii MCAx z symbolem + są dokładniejsze, jak to pokazują dane zamieszczone w tabl.viii.1. Masa dokładniejszych jest nieznacznie większa. Tabela VIII.1. Parametry ramion pomiarowych serii MCAx Symbol ramienia Zakres pomiarowy Wg testu pojedynczego punktu * Wg testu przestrzennego * Masa MCAx20+ 2,0 m ±0,023 mm ±0,033 mm 8,2 kg MCAx25+ 2,5 m ±0,027 mm ±0,038 mm 8,5 kg MCAx30+ 3,0 m ±0,042 mm ±0,058 mm 8,8 kg MCAx35+ 3,5 m ±0,055 mm ±0,081 mm 9,1 kg MCAx40+ 4,0 m ±0,067 mm ±0,098 mm 9,4 kg MCAx45+ 4,5 m ±0,084 mm ±0,119 mm 9,7 kg MCAx20 2,0 m ±0,044 mm ±0,06 mm 7,9 kg MCAx25 2,5m ±0,049mm ±0,069mm 8,2kg MCAx30 3,0m ±0,079mm ±0,100mm 8,5kg MCAx35 3,5m ±0,099mm ±0,125mm 8,8kg MCAx40 4,0m ±0,115mm ±0,151mm 9,1kg MCAx45 4,5m ±0,141mm ±0,179mm 9,4kg Temperatura pracy: 0 50 o C. Temperatura przechowywania: o C. Wilgotność: 10 90% nieskondensowana * Błąd maksymalny - powtarzalność punktu, tj. wg testu pojedynczego punktu (single point articulation performans) jak i błąd przestrzenny wg testu przestrzennego (volumetric performance) zgodnie z normą ASME [N1] opisane są w podrozdziale VIII.3. Ramię MCAx może być wyposażone w głowice pomiarowe do pomiarów stykowych oraz w skanujące głowice laserowe. Rys.VIII.3. Pomiary przy zastosowaniu zintegrowanej głowicy składającej się z głowicy do pomiarów stykowych i laserowej głowicy skanującej [W21]

4 345 Po włączeniu ramienia (jest ono trzymane przez operatora tak jak przedstawiono to na rys. VIII.3) obsługujący maszynę musi przejść przez punkty referencyjne wszystkich osi poprzez obrócenie o odpowiedni kąt każdego z ramion (analogicznie do najazdu na punkt referencyjny przed pomiarem przy klasycznej maszynie współrzędnościowej), lecz tylko w przypadku, gdy enkodery są typu inkrementalnego. Tego zabiegu nie wykonuje się, gdy zastosowane są dekodery typu absolutnego. Pomiar polega na doprowadzeniu przez operatora do styku końcówki pomiarowej z powierzchnią mierzonego przedmiotu, np. karoserii, przy czym decyzję o tym czy styk nastąpił, czy nie, podejmuje obsługujący przez zatwierdzenie współrzędnych mierzonego punktu przyciskiem na nadgarstku ramienia. Pomiar jest więc standardowo przeprowadzany z głowicą sztywną, ale powszechna wśród ramion jest opcja zamocowania głowicy skaningowej a w przypadku ramion MCAx także elektrostykowej głowicy przełączającej, np. TP20 firmy Renishaw. W momencie zatwierdzenia przez operatora punktu styku końcówki i mierzonego przedmiotu następuje odczytanie współrzędnych kątowych z tarczowych układów pomiarowych odmierzających wartości kąta, o jakie obrócone były poszczególne człony ramienia. Układy te znajdują się w przegubach maszyny. Poprzez procedury obliczeniowe współrzędne punktu są transformowane do układu kartezjańskiego (x,y,z). Ramiona MCAx wyposażane są standardowo w trzpienie o dwóch długościach 50 mm i 100 mm, przy czym trzpień o długości 50 mm zakończony jest stalową kulistą końcówką o średnicy 15 mm. Trzpień o długości 100 mm występuje w dwóch opcjach różniących się wymiarami rubinowej końcówki kulistej jedna ma średnicę 6mm, a druga 3 mm. Do ramion MCAx oferowane są trzy rodzaje skanerów laserowych o symbolach MMDx i dwa o symbolach MMCx różniących się szerokością generowanej wiązki światła laserowego i dokładnością. Ramiona firmy Faro Amerykańska firma Faro [W7] oferuje trzy rodzaje ramion o nazwach Edge, Prime i Fusion jako FaroArm i model Faro Gage o jednym zakresie pomiarowym wynoszącym 1,2 m (rys. VIII.4) Rys. VIII.4. Widok ramienia Faro Gage [W7] Na rys. VIII.4 cyfrą 1 oznaczona jest podstawka, tzw. stopa, która może być mocowana do podłoża poprzez przykręcenie, poprzez łączenie magnetyczne lub pneumatyczne. Głowica 6 może być sztywna lub impulsowa i może być wyposażana w przedłużacze oraz w różnego rodzaje końcówki, nie tylko kuliste. Na szczególną uwagę

5 346 zasługuje głowica impulsowa z wbudowanym przetwornikiem, występująca pod nazwą FARO SENSOR. Zakres pomiarowy po rozłożeniu ramion 4 i 5 wynosi maksymalnie 1200 mm. Ramiona 4 wyposażone są w przeciwwagę, co umożliwia wykonywanie pomiarów nawet jedną ręką. Ramię Faro Gage ma charakter urządzenia przenośnego wyposażonego we własne zasilanie akumulatorowe wbudowane w podstawkę 2. Jeden z trzech przegubów oznaczony jest cyfrą 3. Ma także wbudowane czujniki temperatury, dlatego pomiary mogą być wykonywane w zakresie temperatury o C z gradientem 5 o C/5min. Dopuszczalne przyspieszenie kątowe wynosi 105 rad/s 2. Ich graniczny błąd dopuszczalny wynosi wg ISO 10360:2 [N13] MPE E =(5+8L/1000) µm, gdzie L-mierzona długość w mm. Stosunkowo nieduży zakres pomiarowy i stosunkowo wysoka dokładność, a także niska masa (8 kg), predysponują je do zastosowań w pomiarach różnego rodzaju elementów maszynowych, motoryzacyjnych, itp. wykonywanych w warunkach produkcyjnych. Ramiona Faro Gage mogą być zastosowane również bezpośrednio na stole obrabiarki tak jak to ilustruje rys.viii.5. Rys. VIII.5.Przykłady pomiarów ramieniem Gage firmy Faro w warunkach produkcyjnych [W7] Pomiary mogą wykonywać operatorzy obrabiarek, którzy doskonale znają detal i sposób jego zamocowania. Tak więc na bieżąco uzyskują dane pomiarowe przydatne w ocenie obrabianego detalu. Dzięki stopie magnetycznej FARO Gage montuje się bezpośrednio np. na stole obrabiarki, a akumulator zapewnia działanie urządzenia do ośmiu godzin bez zasilania zewnętrznego. W skład grupy ramion FaroArm wchodzą ramiona Edge, Prime i Fusion. Ramię Edge, z głowicą do pomiarów stykowych, przedstawione jest na rys.viii.6, z zaznaczonymi płaszczyznami obrotu poszczególnych przegubów. Wyposażone jest ono w komputer z ekranem dotykowym. Ramię Edge wykonywane jest w trzech zakresach pomiarowych wynoszących: 1,8 m, 2,7 m i 3,7 m. Ramię Prime wykonywane jest w pięciu zakresach pomiarowych wynoszących 1,2 m, 1,8 m 2,4 m, 3,0 m i 3,7 m. Natomiast ramię Fusion wykonywane jest w czterech zakresach pomiarowych: 1,8 m, 2,4 m, 3,0 i 3,7 m.

6 347 Rys.VIII.6. Widok ramienia Faro Edge [W7] Główne parametry jednego z ramion, a mianowicie ramienia Fusion dla dwóch odmian każdego zakresu; różniących się dokładnością, zamieszczono w tabl.viii.2. Tablica VIII.2. Główne parametry ramienia pomiarowego Fusion Zakres pomiarowy Wg testu pojedynczego punktu 1,8 m ±36 µm ±46 µm 2,4 m ±43 µm ±51 µm 3,0 m ±74 µm ±89 µm 3,7 m ±104 µm ±124 µm Testy wg normy B [N1] Wg testu przestrzennego ±51 µm ±64 µm ±61 µm ±86 µm ±104 µm ±124 µm ±147 µm ±175 µm Masa 9,3 kg 9,5 kg 9,5 kg 9,75 kg 9,75 kg 9,98 kg 9,98 kg 10,21 kg Wymienione w tabl.viii.2 dokładności ramion Fusion są zachowane nawet wtedy, gdy temperatura pracy będzie się zawierać w przedziale 10 o C 40 o C przy zachowaniu gradientu temperatury 3 o C/5min. Ramię Fusion ma wbudowany system przeciwwag pozwalający na swobodną obsługę urządzenia. Podobnie jak poprzednie ramiona ma stopkę z trzema rodzajami mocowania, tj. magnetyczne, śrubowe i podciśnieniowe. Ramiona serii FaroArm umożliwiają wykonywanie pomiarów praktycznie w dowolnym miejscu, a stosunkowo lekka konstrukcja ułatwia przenoszenie urządzenia. Na rys. VIII.7 pokazany jest przykład pomiaru panelu kompozytowego dla przemysłu lotniczego.

7 348 Rys. VIII.7.Przykład pomiaru panelu kompozytowego jednym z ramion serii FaroArm [W7] W ofercie firmy Faro są ramiona wyposażone w laser skanujący umożliwiając integrację z głowicą pracującą stykowo. Takim ramieniem jest Faro Edge ScanArm ES oraz Faro ScanArm V3. W kraju ramiona Faro oferowane są przez Faro Technologies Polska Sp.z o.o. z siedzibą we Wrocławiu [W7] i Firmę Comtec 3D z siedzibą w Warszawie [W4]. Ramiona firmy Romer Francuska firma Romer (reprezentowana przez szwedzką grupę Hexagon Metrology, a w Polsce przez Hexagon Metrology Sp. z o.o. [W10] wytwarza cztery rodzaje ramion, a mianowicie Romer Absolute Ram z głowicą stykową (rys. VIII.8a), ale z możliwością dołączenia skanera laserowego jako skanera zewnętrznego, a także Absolute Arm ze zintegrowanym skanerem laserowym (rys. VIII.8b) oraz ramię Romer Multi Gage. a) b) Rys.VIII.8. Ramiona Absolute Arm firmy Romer: a) ramię z głowicą stykową, b) ramię ze zintegrowaną laserową głowicą skanującą i z głowicą stykową [W10]

8 349 Ramiona Absolute Ram wytwarzane są w dwóch grupach dokładności - podstawowa jako seria 73 i dokładniejsza jako 75. Ramiona serii 73 występują w siedmiu zakresach pomiarowych, jak to pokazuje tabl. VIII.3, tj. od zakresu 1,5 m do największego 4,5 m, a ramiona serii 75 w sześciu zakresach pomiarowych (tabl.viii.4). Dokładności ramion serii 73 i 75 do pomiarów stykowych przedstawione są w tabl.viii.3 i 4. Błąd dopuszczalny ramion serii 73 wg testu przestrzennego dla zakresu wynoszącego 2,0 m wynosi ±42 µm i ±23 µm dla serii 75. Dla największego zakresu, tj.4,5 m wartości te wynoszą odpowiednio ±150 µm i ±82 µm. Ramiona serii 73 mają dopuszczalne wartości błędu przestrzennego większe o 1,8 w stosunku do ramion serii 75. W przypadku drugiego wskaźnika dokładności, tj. wg testu pojedynczego punktu wartości są większe o 1,9. Wartości błędów dopuszczalnych wymienionych w tabl.viii.3 i 4 są utrzymane, jeśli zachowana będzie temperatura w granicach 0 o C 50 o C. Tablica VIII.3. Parametry ramion pomiarowych Absolute Ram serii 73 do pomiarów stykowych Model Zakres pomiarowy Wg testu pojedynczego punktu Wg testu przestrzennego Masa ,5 m ±25 µm ±37 µm 7,1 kg ,0 m ±30 µm ±42 µm 7,4 kg ,5 m ±38 µm ±51 µm 7,7 kg ,0 m ±59 µm ±75 µm 8,0 kg ,5 m ±79 µm ±100 µm 8,3 kg ,0 m ±99 µm ±125 µm 8,6 kg ,5 m ±120 µm ±150 µm 8,9 kg Ramię pomiarowe ROMER Absolute Arm o sześciu osiach obrotu przeznaczone jest do wykonywania bardzo dokładnych pomiarów stykowych. Sześcioosiowe ramię pomiarowe ROMER Absolute Arm umożliwia kontrolę elementów geometrycznych części wykonanych z blachy, tworzywa sztucznego lub włókna węglowego. Tablica VIII.4. Parametry ramion pomiarowych Absolute Ram serii 75 do pomiarów stykowych Model Zakres pomiarowy Wg testu pojedynczego punktu Wg testu przestrzennego Masa ,0 m ±16 µm ±23 µm 7,7 kg ,5 m ±20 µm ±29 µm 8,0 kg ,0 m ±30 µm ±44 µm 8,3 kg ,5 m ±40 µm ±57 µm 8,6 kg ,0 m ±55 µm ±69 µm 8,9 kg ,5 m ±70 µm ±82 µm 9,2 kg Na rys. VIII.9 przedstawiono przykłady pomiaru ramieniem Absolute Arm metodą stykową. Na podkreślenie zasługuje przykład pomiaru wewnątrz wielkogabarytowego przedmiotu, co stanowi cechę wyróżniająca od wielu urządzeń pomiarowych.

9 350 Rys.VIII.9. Przykłady pomiarów stykowych ramieniem pomiarowym Absolute Arm [W10] Ramiona wyposażone są w bezprzewodową łączność typu WiFi z notebookiem i w baterię zasilającą. Dzięki zastosowaniu enkoderów absolutnych nie zachodzi potrzeba tzw. zerowania ramienia przed rozpoczęciem właściwych pomiarów. Zastosowane oprogramowanie PC-DMIS Portable umożliwia m.in. intuicyjny sposób kwalifikacji sond pomiarowych oraz sprawdzenie niepewności pomiarowej urządzenia. Zintegrowana przeciwwaga kompensuje masę ramienia umożliwiając wykonywanie pomiarów nawet jedną ręką Spośród ramion firmy Romer na uwagę zasługuje również najmniejsze z nich, a mianowicie ramię Multi Gage, którego widok przedstawiono na rys. VIII.10. Rys. VIII.10. Widok ramienia Multi Gage [W10] Ramię Multi Gage zostało zaprojektowane, jako w pełni przenośne urządzenie, do bezpośredniego stosowania w warunkach produkcyjnych do kontroli obrabianych elementów, wymiarów form, elementów odlewanych, itp. Może być ustawiane nawet bezpośrednio na stole obrabiarki lub też na stole w hali produkcyjnej, jak to ilustruje rys. VIII.11.

10 351 Rys. VIII.11. Przykład zastosowania ramienia Multi Gage w otoczeniu produkcji Ramię Multi Gage, dzięki zastosowaniu szeregu innowacyjnych, nowych rozwiązań konstrukcyjnych, jak: wolframowa przeciwwaga ułatwiająca operowanie ramieniem podczas pomiaru eliminując zmęczenie operatora, czy możliwość podłączania głowicy bez potrzeby ponownej kwalifikacji, bezprzewodowe przesyłanie danych do Noteebooka długi czas zasilania bateryjnego, wszystko to czyni urządzenie w pełni mobilnym. Ramię Multi Gage ma tylko jeden zakres pomiarowy wynoszący 1,2 m. Maksymalny czy też graniczny błąd dopuszczalny pomiaru długości (wg ISO ) wynosi MPE E =(5+L/40)µm 18 µm, a dopuszczalny błąd głowicy pomiarowej MPE P =8 µm. Ramiona CimCore Ramiona CimCore wytwarzane są przez zakłady zlokalizowane w Oceanside w Kalifornii (USA) i Montoire (Francja) reprezentowane w Polsce przez m.in. Hexagon Metrology [W10] i przez Oberon 3D [W1] praktycznie wytwarzane są o podobnej konstrukcji i parametrach jak ramiona firmy Romer. Oferowane są ramiona sześcioosiowe do pomiarów stykowych serii 73 i dokładniejsze serii 75 oraz siedmioosiowe ze zintegrowanym skanerem (seria 73 SI i 75 SI) lub ze skanerem demontowalnym (serii 73SE i 75SE). Wymienione trzy rodzaje ramion pokazane są we fragmentach na rys.viii.12.

11 352 Rys. VIII.12. Ramiona pomiarowe CimCore do pomiarów stykowych oraz do pomiarów skaningowych z laserową głowicą stacjonarną i z głowicą demontowalną [W1]] Zakresy pomiarowe i dokładności ramion CimCore dla poszczególnych serii o symbolach 73 i 75 są takie same jak firmy Romer, które są wymienione w tabl.viii.3 i VIII.4. Na podkreślenie zasługuje zastosowanie, podobnie jak w ramionach firmy Romer, enkoderów typu absolutnego przedstawionego na rys. VIII.13, dzięki którym pomija się procedurę zerowania osi, co przyspiesza przygotowanie ramienia do pomiaru. Standardowe wyposażenie obejmuje trzy głowice pomiarowe (sondy): dwie z trzpieniem wykonanym z włókna węglowego i zakończone rubinowymi końcówkami kulistymi o średnicy 3 i 6mm oraz jedną stalową o średnicy końcówki kulistej wynoszącej 15 mm. Rys. VIII.13. Enkodery typu absolutnego montowane w ramionach pomiarowych Romer i CimCore [W5]

12 353 Zamontowywane głowice po zmianie trzpienia pomiarowego nie wymagają ponownej kwalifikacji na wzorcu, bowiem są automatycznie rozpoznawalne w oprogramowaniu pomiarowym. Poprzednie modele ramion CimCore, takie jak Stinger IIi i Infinite 2.0 są nadal dostępne m.in. poprzez firmę Oberon3D. Ramiona firmy Zett Mess Ramiona pomiarowe wytwarza również niemiecka firma Zett Mess [W35] o symbolu AMPG-S o zakresach pomiarowych wynoszących 1500, 1800, 2400, 3000, 3600, 4200 i 5000 mm. Na rys. VIII.14 przedstawiono ramię pomiarowe AMPG-S, zamocowane w statywie i na stole pomiarowym. Rys. VIII.14 Ramiona pomiarowe AMPG-S firmy Zett Mess podczas pomiaru [W35] Role przeciwwagi spełniają hamulce pneumatyczne, które zamocowane są w dolnej części tuby ramienia i między ramionami, sterowane kontrolerem radiowym. Hamulce te umożliwiają zamrożenie położenia ramienia w dowolnej pozycji. Główne parametry ramion AMPG-S zawarte są tabl. VIII.5. Tablica VIII.5. Główne parametry ramion AMPG-S firmy Zett Mess Model Zakres pomiarowy Wg testu na kuli Wg testu pojedynczego punktu Wg testu przestrzennego AMPG 15 S 1,5 m ±15 µm ±31 µm ±44 µm AMPG 18 S 1,8 m ±20 µm ±38 µm ±53 µm AMPG 24 S 2,4 m ±37 µm ±45 µm ±68 µm AMPG 30 S 3,0 m ±64 µm ±78 µm ±103 µm AMPG 36S 3,6 m ±88 µm ±102 µm ±132 µm AMPG 42S 4,2 m ±103 µm ±127 µm ±158 µm AMPG 50S 5,0 m ±124 µm ±145 µm ±179 µm Ramiona firmy Zett Mess, tak jak i ramiona pomiarowe innych producentów, mają liczne zastosowania w przemyśle maszynowym, motoryzacyjnym, lotniczym i innym, zarówno do pomiaru przedmiotów maszynowych; jak i z tworzyw sztucznych. Na rys.viii.15 podano przykład pomiaru drzwi samochodowych w procesie ich naprawy.

13 354 Rys. VIII.15. Przykład zastosowania ramienia AMPG do pomiaru drzwi samochodowych [W35] Ramiona Firmy Zett Mess są również wyposażane w głowice mierzące stykowo zarówno sztywne, jak i przełączające typu impulsowego, produkcji firmy Renishaw oraz w skaner laserowy. Na wyposażeniu znajduje się również głowica widełkowa do pomiaru przewodów hydraulicznych z oprogramowaniem FUTUREX TUBE. Podstawowym oprogramowaniem jest software FUTUREX 02. Ramiona firmy Tomelleri Engineering Włoska firma Tomelleri Engineering [W28], mało znana na naszym rynku, wytwarza ramiona pomiarowe SPACE o zakresie pomiarowym od 1,8 m do 9,0 m oraz ramiona o nazwie MICRON o bardzo małym zakresie pomiarowym, bo wynoszącym 250 i 400 mm. Na rys. VIII.16 zaprezentowano ramię pomiarowe Space Rys.VIII.16. Ramię pomiarowe SPACE [W28]

14 355 W ramieniu zastosowano hamulec elektromagnetyczny 1 przeznaczony do ustawiania i blokownia położenia w dowolnej pozycji, wyposażając również w przeciwwagę 2. Numerem 3 oznaczono przegub z enkoderem. Ramiona 4 wykonane są z materiału aluminiowo-magnezowego. Widoczny jest uchwyt obrotowy 5 dla operatora i głowica 6, która jest wymienna ze skanerem laserowym lub widełkami do pomiaru rur. Ramiona Space wykonywane są w trzech opcjach, a mianowicie Space Lite, Space Plus i Space Explorer. W tabl.viii.6 podano główne parametry ramion Space Lite. Tablica VIII.6. Główne parametry ramienia pomiarowego SPACE Model Zakres pomiarowy Wg testu na kuli Wg testu pojedynczego punktu Wg testu przestrzennego Masa 1,8 Lite 1,8 m ±20 µm ±28 µm ±35 µm 7,9 kg 2,5 Lite 2,5 m ±28 µm ±36 µm ±48 µm 8,4 kg 3,2 Lite 3,2 m ±35 µm ±43 µm ±60 µm 8,8 kg 4,0 Lite 4,0 m ±45µm ±53 µm ±80 µm 9,5 kg Współrzędnościowe ramiona SPACE Plus z głowicą do pomiarów stykowych wykonywane są również jak ramiona Lite w czterech zakresach pomiarowych. Są one jednak dokładniejsze od ramion Lite, bowiem ich dopuszczalne błędy wg testu przestrzennego zawierają się od ±25µm dla zakresu 1,8 m do ±58 µm dla zakresu 4,0 m. Firma Tomelleri Engineering oferuje również ramiona siedmioosiowe wyposażone w skaner laserowy w czterech zakresach wynoszących 1,8, 2,5, 3,2 i 4 m. Ramiona SPACE Explorer należą do ramion o największym zakresie, bo wynoszącym 5 m, 7 m i 9 m. Błąd dopuszczalny wg testu przestrzennego wynosi odpowiednio do podanych zakresów ±65 µm, ±80 µm, ±100 µm. Ramiona o najmniejszym zakresie pomiarowym o nazwie MICRON przedstawione na rys.viii.17 wykonywane są w dwóch zakresach pomiarowych 250x250x200 (Micron 250), i 400x400x400 mm (model Micron 400). Rys. VIII.17. Współrzędnościowe ramię pomiarowe MICRON Ramię pomiarowe MICRON ma wbudowane czujnik temperatury w celu automatycznej kompensacji błędów pochodzących od zmian termicznych. Dokładność

15 356 ramion, jako błąd maksymalny, określona wg ISO 10360:2 [N13] wynosi dla ramienia Micron 250 MPE E = (4+L/50) µm i dla ramienia Micron 400 MPE E = (5+L/40) µm, gdzie L mierzona długość podawana w mm. Ramiona firmy Kreon Technologies Firma Kreon Technologies [W16] oferuje dwie odmiany ramion (rys. VIII.18), a mianowicie jako Kreon ACE i jako BACES. Rys. VIII.18. Widok ramion pomiarowych Kreon z serii ACE i serii BACES 3D [W16] Ramiona Kreon ACE występują jako ramiona siedmioosiowe w sześciu zakresach pomiarowych od 2,0 m do 4,5 m ze stopniowaniem co 0,5 m. Ich błąd wg testu przestrzennego zawiera się dla modeli z głowicą stykową od ±32 µm (ramion o najmniejszym zakresie pomiarowym) do ±125 µm (ramion o największym zakresie, tj. 4,5 m). W przypadku zastosowania skanera laserowego błędy te rosną, jak to ilustrują dane przedstawione w ostatnich dwóch kolumnach w tabl.viii.7, w odniesieniu do skanera Zephyr II i skanera Solano. Model Tablica VIII.7. Główne parametry ramion pomiarowych Kreon ACE Zakres pomiarowy Wg testu pojedynczego punktu Wg testu przestrzennego Wg testu przestrzennego ACE+ Zephyr II Wg testu przestrzennego ACE + Solano Pomiary Pomiary Pomiary Pomiary stykowe stykowe bezstykowe bezstykowe ACE m ±22 µm ±32 µm ±42 µm ±52 µm ACE ,5 m ±27 µm ±38 µm ±48 µm ±58 µm ACE m ±42 µm ±57 µm ±67 µm ±77 µm ACE ,5 m ±54 µm ±80 µm ±90 µm ±100 µm ACE m ±69 µm ±99 µm ±109 µm ±118 µm

16 357 ACE ,5 m ±92 µm ±125 µm ±134 µm ±140 µm Ramiona serii ACE wyposażone są w wewnętrzną kompensację temperatury, dzięki czemu mogą być użytkowane w zakresie temperatury otoczenia w przedziale o C. Tak jak ramiona innych producentów mogą funkcjonować przez pewien czas bez zewnętrznego źródła zasilania, dzięki wyposażeniu w wewnętrzną baterię. Wyposażone są także w bezprzewodową komunikację. VIII.2. Pomiary skaningowe i specjalne; pomiary w rozszerzonym zakresie Podstawowe pomiary opierają się na pomiarach punktowych za pomocą głowic (sond) sztywnych lub impulsowych. Jednak na uwagę zasługują pomiary skaningowe wykonywane za pomocą głowic z przetwornikiem laserowym, pracujące najczęściej w tzw. układzie triangulacyjnym. Ramiona pomiarowe stosowane są również w wyznaczaniu wymiarów kątów zagięć elementów rurowych, szczególnie przewodów hydraulicznych stosowanych na przykład w sterowaniu hydraulicznym samolotów. Ich zakresy pomiarowe zawierają się w przedziałach od najmniejszych wynoszących 1,2 m, do największych wynoszących najczęściej 3,6 m. W przypadku pomiaru obiektów przekraczających podstawowy zakres pomiarowy ramienia można zastosować systemy pozwalające rozszerzyć te zakresy nawet do kilkunastu metrów. Niektóre z tych systemów zostaną dalej zaprezentowane. Bogate programy pomiarowe, często identyczne jak we współrzędnościowych maszynach pomiarowych, pozwalają na wykonywanie pomiarów dla wyznaczenia wymiarów przedmiotów w zakresie ich gabarytów jak i odchyłek kształtu. Także stosowane są dla celów tzw. inżynierii odwrotnej. Pomiary skaningowe możliwe są do przeprowadzenia zarówno za pomocą głowic pracujących stykowo jak i za pomocą głowic laserowych (skanerów laserowych pracujących na zasadzie triangulacji). Pomiary skaningowe za pomocą głowic z końcówkami sztywnymi to praktycznie pseudo-skaning, bowiem zbieranie wartości punktów odbywa się poprzez częste naciskanie przez operatora spustu głowicy lub też zablokowanie spustu umożliwiającego automatyczne zbieranie wartości punktów z określoną częstotliwością, przy czym odległość między punktami zależna jest od prędkości przemieszczania końcówki głowicy po mierzonym elemencie. Zasadniczy pomiar skaningowy przeprowadza się bezstykowo. W przypadku firmy Nikon przez zastosowanie głowicy laserowej modelu Maker o symbolach MMDx i MMCx, a w przypadku firmy Faro za pomocą głowicy Faro ScanArm sprzęgniętej z głowicą stykową. Natomiast do ramion Romer stosowane są głowice laserowe G-Scan RX2 lub ostatnio HP-L Firma Nikon Metrology oferuje dwa rodzaje skanerów laserowych o symbolach MMDx i MMCx. Przy czym Model MMDx wykonywany jest w trzech odmianach różniących się zakresem pomiarowym i dokładnością, a model MMCx w dwóch odmianach. Ich główne parametry zmieszczono w tabl.viii.8, a widok głowicy pomiarowej zintegrowanej, zawierającej skaner laserowy i głowicę do pomiarów stykowych, przedstawiono na rys. VIII.19.

17 358 Rys.VIII.19. Widok głowicy pomiarowej zawierającej skaner laserowy i głowicę do pomiarów stykowych [W21] Tablica VIII.8. Główne parametry laserowych głowic skanujących firmy Nikon Metrology Parametry MMDx50 MMDx100 MMDx200 MMCx80 MMCx160 Szerokość wiązki (Y) 50 mm 100 mm 200 mm 80 mm 160 mm Początkowy zakres 95 mm 100 mm 110 mm 100 mm 110 mm pomiarowy Zakres pomiarowy (Z) 50 mm 100 mm 110 mm 100 mm 150 mm Niepewność pomiaru ±7 µm ±10 µm ±16 µm ±23 µm ±35 µm (1σ) Częstotliwość 50 Hz 50 Hz 60 Hz 30 Hz 30 Hz skanowania Liczba punktów na linię Kompensacja temperatury tak tak tak nie nie Skaner laserowy działa na zasadzie triangulacji, co oznacza, że głowica generuje linię świetlną, która po uformowaniu przez układ optyczny jest widoczna na mierzonym obiekcie. Obraz tej linii jest odtwarzany przez układ optyczny na fotodetektorze. Na rys.viii.20 pokazany jest schemat działania. Przy maksymalnej liczbie punktów skanowania na linię wynoszących 1000 lub 800 przy prędkości skanowania 30 linii na sekundę uzyskuje się lub punktów na sekundę. Przykłady pomiarów za pomocą zintegrowanej głowicy przedstawia rys.viii.1, a pomiary za pomocą laserowej głowicy rys. VIII.3, na którym widoczna jest na mierzonym przedmiocie linia skanująca światła laserowego.

18 359 Rys. VIII.20. Schemat działania skanera laserowego [W21] Skanery serii MMDx i MMCx dostosowują moc lasera do rodzaju powierzchni badanego przedmiotu uwzględniając kolor i refleksyjność. Skanery serii MMDx filtrują wszystkie refleksy światła laserowego z każdego kierunku. Mogą więc skanować części wypukłe, które często są generatorem różnych refleksów zbieranych przez skaner. Wymienione skanery współdziałają z oprogramowaniem Focus, który po zebraniu punktów i ich obróbce, np. przez tworzenie siatki trójkątów, doprowadza do utworzenia modelu CAD. W przypadku firmy Faro stosowane były dotąd ramiona Faro Laser ScanArm które, jak to ilustruje rys.viii.21, zawierają głowicę laserową zintegrowaną z głowicą pracującą stykowo. Faro Laser ScanArm pozwala na wykonywanie pomiarów stykowo lub bezstykowo na przemian bez konieczności demontażu głowicy. Liczba punktów przypadająca na jedną linię wynosi 640, co w przypadku skanowania z częstotliwością wynosząca 30 linii na sekundę powala uzyskać wartości punktów. Dokładność skanowania głowicą Laser ScanArm V2 została oceniona na ±0,050 mm na poziomie prawdopodobieństwa odpowiadającego 2s. Nowsza wersja głowicy, tzw. Laser ScanArm V3, pozwala mierzyć z błędem wynoszącym maksymalnie ±0,035 mm. Rys. VIII.21.Głowica laserowa Laser ScanArm firmy Faro [W7] Oczywiście dokładność finalna skanowania zależy jeszcze od rodzaju zastosowanego ramienia pomiarowego. W przypadku ramienia pomiarowego Platinum o zakresie pomiarowym 1,2m ze skanerem laserowym ScanArm V2 błąd skaningu osiąga wartość ±0,068 mm, a o zakresie pomiarowym 3,7 m - ±0,123 mm. W przypadku głowicy ScanArm V3 wartości te wynoszą odpowiednio ±0,053 mm i ±0,108 mm.

19 360 ScanArm jest wyposażone w system Auto Material, który na początku sprawdza powierzchnię mierzonego elementu, a następnie tak ustawia parametry skanera, by zapewnić efektywne skanowanie. Obecnie proponowana jest nowa generacja głowicy skanującej ES (rys.viii.22), współdziałająca z ramieniem Edge Scan Arm, która pozwala na uzyskanie punktów na sekundę z błędem skanowania ocenianym na ±35 µm (na poziomie 2σ). Głowica ta o masie 2,24 kg osiąga efektywną szerokość skanowania wynoszącą 53 mm do 90 mm przy minimalnym dystansie głowicy od badanej powierzchni przedmiotu, wynoszącym 53 mm. Rys. VIII.22. Fragment ramienia pomiarowego Faro Edge ScanArm ES z głowicą do pomiarów stykowych i z głowicą laserową do pomiarów skaningowych [W7] Głowica ta generuje stosunkowo dużą liczbę punktów umożliwiając wirtualne symulacje wnętrz pojazdów, szybkie tworzenie prototypów tworzyw sztucznych oraz kontrole złożonych powierzchni w podzespołach lotniczych. Generowana chmura punktów, po ich przetworzeniu, pozwala na porównanie wymiarów badanego przedmiotu z modelem CAD, a także tworzenie modelu CAD w procesie inżynierii odwrotnej. Firma Romer stosuje laserowe głowice skanujące HP-L-20-8 montowalne obok głowicy stykowej (rys.viii.23) oraz zintegrowane głowice RS2 pokazane na rys.viii.8b. Rys.VIII.23. Widok głowicy ze skanerem laserowym HP-L-20.8 [W10]

20 361 Laserowa głowica skanująca HP-L-20.8 o masie 410 g zbiera max punktów na sekundę przy odległości skanowania 180±40 mm i szerokości linii skanującej 176/220/231 mm. Błąd skanowania na poziomie 2σ wynosi ±36 µm. Głowica ta zamontowana do ramienia tworzy z nim siódmą oś. Dopasowanie się do rodzaju powierzchni mierzonego przedmiotu odbywa się poprzez automatyczne sterowanie mocą lasera. Dalszą cechą skanera jest funkcja powiększania (zoom) dającą trzy różne szerokości linii skanującej. Ważne są informacje nie tylko o dokładności samego skanera, ile o dokładności ramienia pomiarowego ze skanerem. W tabl. VIII.9 podano wartości głównych parametrów skanowania ramionami serii 75SE ze skanerem zewnętrznym HP-L Wartości błędu skanowania z ramionami serii 73SE są większe, wynoszą bowiem dla ramion 7320SE ±75 µm, a dla ramion 7345SE ±203 µm. Tablica VIII.9. Główne parametry ramion pomiarowych serii 75SE ze skanerem zewnętrznym Model Zakres pomiarowy Wg tesu dokładności skanowania* Masa 7520SE 2,0 m ±53 µm 8,2 kg 7525SE 2,5 m ±58 µm 8,5 kg 7530SE 3,0 m ±78 µm 8,8 kg 7535SE 3,5 m ±96 µm 9,1 kg 7540SE 4,0 m ±114 µm 9,4 kg 7554SE 4,5 m ±133 µm 9,7 kg *Test dokładności systemu skanowania polega na pomiarze matowej, szarej sfery za pomocą 5 różnych wychyleń ramienia. W każdym wychyleniu ramienia sfera jest skanowana z 5 różnych kierunków tak, aby większość powierzchni sfery była skanowana. Wynikiem jest maksymalna odległość 3D od środka do środka 5 sfer. Na uwagę zasługuje system Romer Bike do pomiaru skaningowego ramy rowerów, tak jak to pokazano na rys. VIII.24. Rys.VIII.24. Przykład pomiaru skaningowego ramy rowerowej [W10] Laserowy skaner pozwala na uzyskanie punktów na sekundę, a wyniki po przetworzeniu pozwalają na porównanie z modelem CAD. System został opracowany przy współpracy ze szwajcarskim Instytutem Technologicznym (EPFL) i organizacją ICU (International Cycling Union) i zaopatrzony w specjalizowane oprogramowanie

21 362 PolyWorks. Możliwe jest sprawdzanie ramy rowerowej nawet w terenie, i jak określają to autorzy systemu, można uzyskać wyniki w parę minut. Dokładność systemu wyrażona błędem wg testu przestrzennego zgodnie z normą ASME, jak i wytycznych VDI/VDE, na poziomie wynosi ±0,147 mm. Propozycja CimCore obejmuje sześć rodzajów ramion serii 73 i sześć serii 75 ze skanerem zewnętrznym HP-L-20.8 o zakresach pomiarowych od 2 do 4,5 m i podobną liczbą ramion ze skanerem zintegrowanym jako ramieniem siedmioosiowym. Główne parametry ramion z głowicami ze zintegrowanym skanerem laserowym, zamieszczono w tabl.viii.10 oraz w tabl.viii.11. Przy czym tabl.viii.10 zawiera dane odnoszące się do ramion serii 73, a tabl. VIII.11 do ramion serii 75. Tablica VIII.10. Główne parametry ramion pomiarowych serii 73SI ze zintegrowanym skanerem laserowym Model Zakres pomiarowy Wg testu pojedynczego punktu Wg testu przestrzennego Wg testu skanowania Masa 7320SI 2,0 m ±44 µm ±61 µm 79 µm 8,3 kg 7525SI 2,5 m ±49 µm ±69 µm 84 µm 8,6 kg 7530SI 3,0 m ±79 µm ±100 µm 119 µm 8,9 kg 7535SI 3,5 m ±99 µm ±125 µm 147 µm 9,2 kg 7540SI 4,0 m ±115 µm ±151 µm 181 µm 9,5 kg 7545SI 4,5 m ±141 µm ±179 µm 214 µm 9,8 kg Tablica VIII.11. Główne parametry ramion pomiarowych serii 75 ze zintegrowanym skanerem laserowym Model Zakres pomiarowy Wg testu pojedynczego punktu Wg testu przestrzennego Wg testu skanowania Masa 7520 SI 2,0 m ±23 µm ±33 µm 58 µm 8,6 kg 7525 SI 2,5 m ±27 µm ±38 µm 63 µm 8,9 kg 7530 SI 3,0 m ±42 µm ±58 µm 83 µm 9,2 kg 7535 SI 3,5 m ±55 µm ±81 µm 101 µm 9,5 kg 7540 SI 4,0 m ±67 µm ±98 µm 119 µm 9,8kg 7545 SI 4,5 m ±84 µm ±119 µm 138 µm 10,1 kg Proponowane skanery laserowe współpracujące z ramionami serii SI to głowice o symbolu RS1, a w przypadku głowic zewnętrznych SE to Perceptron V4i lub Perceptron V5. Głowica RS1 przedstawiona na rys. VIII.25 pozwala na uzyskanie punktów na sekundę, generując linię skanującą o szerokości 65mm przy odległości od powierzchni 150 ±50 mm. Niepewność skanowania na poziomie 2σ wynosi ±30 µm. Masa głowicy wynosi 340 g.

22 363 Rys. VIII.25. Zintegrowana głowica ze skanerem laserowym o symbolu RS1 [W1] Ramiona pomiarowe CimCore były dotąd wyposażane w głowice laserowe, działające na zasadzie triangulacji, pod nazwą Contour Probe firmy Perceptron. Głowica ta o wymiarach 105x52x90 mm generuje na badaną powierzchnię przedmiotu linię (rys. VIII.26). Linia ta wyznacza wartości 768 punktów, co przy prędkości skanowania 30 linii na sekundę pozwala na otrzymanie wartości punktów opisujących kształt mierzonej powierzchni. Rys. VIII.26. Głowica laserowa Contour Probe firmy Perceptron [W1] Jak widać na rys. VIII.26 generowana wiązka światła laserowego o długości fali wynoszącej 0,67 µm tworzy trapez. Jego długość odpowiadająca zakresowi pomiarowemu głowicy wynosi 104 mm, a szerokość podstaw stanowiąca linię penetrującą zawiera się w przedziale od 32 do 71 mm. Przykład pomiaru głowicą Perceptron ilustruje rys. VIII.27.

23 364 Rys. VIII.27. Przykład pomiaru ramieniem pomiarowym z głowicą laserową Perceptron [W1] Głowica ta pracuje z oprogramowaniem ScanWorks, które wspomaga operatora nie tylko w przetwarzaniu danych z tzw. chmury punktów, ale także informuje go, poprzez dźwiękowe i wizualne sygnały, o położeniu w zakresie pomiarowym wiązki. Jest to na tyle istotne, że w zależności od miejsca zakresu pomiarowego zmienia się dokładność pomiaru najwyższa jest w środku zakresu, czyli w ognisku wiązki laserowej. Błąd pomiaru, wg testu na kuli wzorcowej, wynosi 0,03 mm na poziomie 2s, a powtarzalność 0,012 mm przy rozdzielczości 0,005 mm. Oprogramowanie ScanWorks zawiera także kilka podstawowych funkcji do wstępnej obróbki chmury punktów w celu dalszego przesłania do programów wyspecjalizowanych w obróbce zbiorów punktów o wielkiej liczności (np. GeoMagic). Są to więc opcje takie jak zaznaczenie (na stworzonym w czasie rzeczywistym przestrzennym obrazie modelu) wybranych do dalszej obróbki lub przeciwnie do usunięcia obszarów punktów. Możliwa jest także metoda równomiernego (a nie obszarami) zmniejszenia liczności chmury punktów poprzez specjalną filtrację. Należy pamiętać, że duża liczba punktów pomiarowych to więcej informacji o powierzchni detalu ale też dłuższe czasy obliczeń przy dalszej obróbce. Jak twierdzi producent, głowica ma bardzo dobrze rozwiązany problem zależności dokładności pomiaru od własności rozpraszających powierzchni pomiarowej (układy elektroniczne automatycznie dopasowują próg czułości fotolinijki do rodzaju kontrolowanej powierzchni). Możliwe jest także skanowanie detali przezroczystych wówczas należy użyć specjalnego proszku w spreju, który po spryskaniu detalu tworzy równomierną nieprzezroczystą warstwę o grubości kilku mikrometrów. Warstewka ta jest łatwa do usunięcia. Należy pamiętać jednak, że wprowadza ona do pomiaru niedokładność wynikającą z nierównomierności rozłożenia warstewki (grubość stała na pewnym obszarze może być kompensowana softwar owo w procesie przetwarzania punktów). Ramiona firmy Kreon [W16] mogą być wyposażone w skanery Zephyr II i Solano (rys. VIII.28). Skaner Zephyr II występuje w dwóch odmianach różniących się rodzajem lasera. Model Z2-100 wyposażony jest w laser czerwony, a model Z2-70 w niebieski. Wiąże się to z odpornością na rodzaj badanej powierzchni i mimo że wymiary skanerów (140x110x70 mm) jak i prędkość skanowania obu modeli są takie same (osiągają punktów na sekundę), to ich dokładność jest odmienna. Błąd pomiaru przestrzennego skanera Z2-100 wynosi ±15 µm przy linii skanowania o długości 100 mm, a skanera Z2-70 ±10 µm przy linii skanowania 70 mm, przy dystansie od skanowanej

24 365 powierzchni wynoszącym odpowiednio 130 i 75 mm. Masa każdego ze skanerów wynosi 480 gramów. Rys.VIII.28. Widok skanera serii Zephyr II modelu Z2-100 i skanera Solano [W16] Z kolei skaner Solano oferowany jest w dwóch opcjach jako model SL-100 i model LITE SLL-100, o tych samych wymiarach, które różnią się prędkością skaningu wynoszącą pkt/s (model Sl-100) i pkt/s (model LITTE) oraz dokładnością, bowiem błąd przestrzenny skanowania wynosi odpowiednio 30 i 40 µm. Skanery Zephyr mogą być połączone do ramion pomiarowych różnych rodzajów ramion, tj. takich jak Faro, Romer, CimCore i Zett Mess. Pomiary specjalne Przez pomiary specjalne należy rozumieć tutaj jako pomiary nietypowych elementów, do których zalicza się m.in. pomiary rur i różnego rodzaju przewodów hydraulicznych i pneumatycznych. Praktycznie wszyscy producenci ramion pomiarowych oferują opcje ramion z odpowiednim wyposażeniem i oprogramowaniem do kontroli rur [A103, A101, A133]. Romer i CimCore oferują stanowiska o nazwie Tube Inspection Station umożliwiające kontrolę każdego typu rur od układów wydechowych po hydraulikę. System pozwala na określenie długości rur, kątów zagięć oraz oblicza dane korekcyjne dla giętarek. System kontroli rur może mierzyć także okrągłe przewody drutowe, metalowe i niemetalowe, rurki i instalacje rurowe używane nieomal w każdej gałęzi przemysłu przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, stoczniowym, medycznym, w budowie maszyn, w energetyce i w innych obszarach techniki. W skład stanowiska o typowej konfiguracji (rys.viii.29) wchodzą: ramię pomiarowe, stół pomiarowy, komputer z oprogramowaniem G-Tube lub DOCS, głowica w postaci widełek pomiarowych o sześciu zakresach (4 13 mm, 6 20 mm, mm, mm, i mm), podstawa kolumnowa oraz specjalne uchwyty do mocowania rur.

25 366 Rys. VIII.29. System do pomiaru rur firmy CimCore i Romer [W1,W10] Nasunięcie widełek na dany przekrój rury powoduje przerwanie sygnału pomiarowego biegnącego z emitera 1 do detektora 2 (rys. VIII.30). Każde przerwanie wiązki to sygnał pomiarowy. Jednokrotne objęcie danego przekroju rury powoduje ośmiokrotne zakłócenie wybrany przekrój zostaje opisany przez osiem punktów pomiarowych, a odpowiednie oprogramowanie zapisuje pozycję i orientację głowicy oraz numer wiązki generującej. Wynikiem tego pomiaru są m.in. wymiary długości prostoliniowych odcinków i kąty między nimi. Szczegółowy opis działania tego typu głowic w kształcie widełek zaprezentowali w szeregu publikacjach Prof. Wł Jakubiec, dr M.Wojtyła i dr W.Płowucha [32g] Rys. VIII.30. Sondy pomiarowe tzw. widełki do pomiaru rur Do pomiaru rur oferowane są oprogramowania DOCS Tube Inspection, którego ekran z raportem pomiarowym przedstawia rys.viii.31 oraz Romer G-Tube. Programy te umożliwiają uzyskanie informacji liczbowej o długościach, kątach zagięcia i danych korekcyjnych mierzonego przewodu. Rys. VIII.31.Ekran z wynikami pomiaru w programie DOCS [W1]

26 367 Oprogramowanie to ma zdolność do grupowania wielu rur w obrębie jednego planu pomiarowego, co umożliwia przechowywanie wszystkich elementów składowych w jednym pliku. Istnieje funkcja rozbicia mierzonej rury na poszczególne elementy, tj. na pojedyncze walce, punkty, przecięcia i płaszczyzny czołowe. Ponadto możliwy jest import mierzonego przewodu bezpośrednio z pliku CAD. Dostępna jest też opcja nakładania mierzonej geometrii na obraz rejestrowany w czasie rzeczywistym przez kamerę zamontowaną w głowicy pomiarowej ramienia. Ułatwia to wizualizację podczas pomiaru, a także umożliwia tworzenie raportu z rzeczywistym obrazem mierzonego detalu. Oprogramowanie wyspecjalizowane do pomiaru rur G-Tube, oparte jest na systemie operacyjnym Windows. Podaje ono wyniki pomiarów w postaci LRA lub XYZ (w przypadku pomiaru końcówką stykową). W przypadku deformacji rur (np. dużych odchyłek walcowości) G-Tube umożliwia pomiar z podwójną dokładnością. Oprócz danych długość kąt obrotu kąt zagięcia, oprogramowanie podaje też giętarce siłę gięcia i opis przedłużenia rury (np. odcinka końcowego rury służącego do łączenia z kolejnymi rurami). Tworzone jest także graficzne przedstawienie odchyłek rury. Komputer ma zainstalowane oprogramowanie podstawowe G-Pad i specjalne do pomiaru rur G-Tube, tak by możliwy był pomiar zarówno standardowymi końcówkami stykowymi, jak też specjalnymi do pomiaru rur. Ramię zamocowane jest do granitowego stołu pomiarowego na specjalnym statywie. Stanowisko może być podłączone bezpośrednio do maszyny gnącej, do której dane (długość kąt obrotu kąt zagięcia, LRA) są przesyłane poprzez złącze szeregowe RS232. Wyniki pomiarów są protokołowane w formacie Excel. Oprócz protokołu z tabelarycznym i graficznym przedstawieniem odchyłek, który może być konfigurowany przez użytkownika, tworzony jest też protokół statystyczny SPC. Również Firma Zett Mess oferuje stanowisko wyspecjalizowane do pomiaru rur (rys.viii.32). Najważniejsze składowe stanowiska, obok ramienia pomiarowego, to komputer wraz z oprogramowaniem Futurex Tube oraz granitowy stół pomiarowy, do którego montowane będą specjalne mocowania, podtrzymujące rurę podczas pomiaru. Rys. VIII.32. Stanowiska do pomiaru rur firmy Zett Mess [W35] Firma Zett Mess dołącza wraz ze stanowiskiem zestaw specjalnych, v-kształtnych sond pomiarowych widełek pomiarowych, które podobnie jak w przypadku innych

27 368 producentów, zawierają dwie pary ułożonych naprzeciw siebie emiterów i detektorów dwóch wiązek laserowych, których przerwanie podczas obejmowania rury przez końcówkę stanowi sygnał pomiarowy. Widełki do pomiaru rur oferowane są w czterech opcjach wymiarowych (zakres mierzalnych średnic od 6 mm do 120 mm), co umożliwia kontrolę od cienkich rur drobnych układów hydraulicznych po rury o dużych średnicach, np. układów wydechowych samochodów. Oprogramowanie wspomagające pomiar rur Futurex Tube (rys. VIII.33) umożliwia, niezależnie od materiału, z jakiego wykonana jest rura (stal, aluminium, plastik), określenie długości, kątów obrotów i zagięć (postać LRA), oblicza dane korekcyjne dla giętarek i pozwala na bezpośrednie przesłanie tych danych na giętarkę. Rys. VIII.33. Okno programu Futurex Tube firmy Zett Mess [W35] Pomiary w rozszerzonym zakresie pomiarowym Do pomiaru przedmiotów o dużych gabarytach przekraczających zakres pomiarowy ramienia stosowane są różne systemy. I tak CimCore stosuje system GridLOK oraz SpaceLOK. Natomiast firma Faro proponuje system oparty na zastosowaniu Laser Trackera, a firma Romer system VPS. System GridLOK składa się z siatki stożków osadzonych w betonowym lub stalowym podłożu, jak to ilustruje rys. VIII.34. Rys. VIII.34. Przykład pomiaru karoserii przy zastosowaniu sytemu GridLOK [W1]

28 369 Rozmieszczenie stożkowych punktów bazowych jest wzorcowane, co umożliwia dokładne ustalenie położenia ramienia pomiarowego w dowolnym miejscu podłoża (opisanej siatką stożków). Odbywa się to poprzez zetknięcie końcówki pomiarowej z trzema kolejnymi stożkami, umożliwiając jednoznaczne określenie pozycji ramienia w płaszczyźnie opisanej siatką stożków. Na dokładność systemu GridLOK składają się dokładność uzyskana podczas kwalifikacji położenia stożków oraz dokładność użytego ramienia pomiarowego. Kwalifikowanie położenia stożków odbywa się poprzez pomiary laserowe, przez co niedokładność wyznaczenia ich położenia jest pomijalnie mała wobec niedokładności późniejszego pomiaru tych stożków ramieniem pomiarowym. Kwalifikacja położenia stożków następuje po zbudowaniu siatki w podłożu, a więc sztuka montażu sieci nie wpływa na ostateczną dokładność osiągalną w systemie. Podstawową zaletą GrodLOK jest możliwość pomiaru w jednym układzie współrzędnych, wspólnym dla całego obiektu. Dodatkowo system umożliwia pomiar z użyciem dwóch lub więcej ramion CimCore. Standardowa przestrzeń pomiarowa GridLOK to 4x6 m, ale opcjonalnie możliwa jest nawet 60x60 m. Możliwe są więc pomiary elementów o wielkich gabarytach lub małych detali z utrzymaniem wysokiej dokładności. System GridLOK znajduje zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, w budowie maszyn ciężkich i turbin o dowolnym rozmiarze, ale także w wielu specyficznych przykładach, gdzie ważnym kryterium dobranego systemu pomiarowego stają się gabaryty detalu. System SpaceLOK, podobnie jak wyżej omówiony GridLOK, jest systemem mającym na celu zwiększenie zakresu pomiarowego ramienia bez wzrostu niepewności pomiaru ramieniem. Podstawą systemu jest czworościan składający się z prętów i z kul umocowanych na jego wierzchołkach (rys. VIII.35), w których znajdują się stożki referencyjne po odniesieniu do jednego z trzech boków systemu SpaceLOK (zetknięcie końcówki pomiarowej ramienia ze stożkami osadzonymi w trzech kulach jednego z boków czworościanu) możliwe jest przeniesienie ramienia w inne miejsce i powtórne ustalenie położenia względem dowolnego boku bez utraty pozycji. Rys. VIII.35. Pomiary w systemie SpaceLOK ramion CimCore [W1] Podobnie jak w GridLOK, także i w tym systemie uzyskuje się zwiększoną dokładność pomiaru ze względu na znane pozycje mierzonych punktów referencyjnych, dzięki czemu nie występuje zjawisko kumulacji błędu podczas przenoszenia ramienia. Dokładność wyrażona błędem przestrzennym wynosi ±0,050 mm. W systemie SpaceLOK nie ma żadnych interfejsów z koniecznością obsługi przez operatora. W tle, podczas pomiaru, działa cały czas samodzielny program śledzący, który automatycznie (podobnie jak w GridLOK) rozpozna trzykrotne zetknięcie ze stożkami referencyjnymi i samodzielnie uwzględni to w transformowaniu współrzędnych

29 370 mierzonych punktów do układu związanego z mierzonym detalem. Oznacza to praktycznie zerowy czas konfiguracji i natychmiastowe rozpoczęcie pomiarów. To, że program obsługujący system rozpoznaje, który z boków czworościanu został użyty do zdefiniowania nowej pozycji, wynika z różnej długości niektórych prętów (są to minimalne różnice, których wartości są znane), co sprawia, że każda z kombinacji trzech z czterech wybranych kul jest kombinacją niepowtarzalną i jednoznacznie określającą położenie ramienia. Tym samym naturalnie system nie jest idealnym czworościanem (gdyby tak było, to odniesienie pozycji ramienia do jednego z trzech boków systemu nie byłoby jednoznaczne). System w efekcie zwiększa 2,5 krotnie zakres pomiarowy ramienia, spełnia więc podobną funkcję jak GridLOK, ale ma wobec niego tę zaletę, że jest systemem przenośnym. SpaceLOK jest także oferowany w wersji z opcją demontażu i ponownego złożenia, jednak niepowtarzalność montażu wyraźnie wpływa na dokładność i wersja ta jest praktycznie używana w celach demonstracyjnych. Zastosowanie SpaceLOK to pomiary elementów o dużych gabarytach, często z wymogiem pomiaru od wewnątrz detalu, a więc kokpity, kadłuby, przyczepy, ramy ciężarówek, łoża maszyn, itd. System pomiarowy VPS ma na celu zwiększenie zakresu pomiarowego dowolnego ramienia firmy Romer. Idea działania systemu jest taka sama jak w rozwiązaniu GridLOK ramion CimCore. Na rys. VIII.36 zostały przedstawione dwa etapy pomiaru, tj. zdefiniowanie pozycji ramienia (rys.viii.36a) i wykonanie pomiaru (rys.viii.36b), a na rys.viii.37a przesunięcie i zdefiniowanie nowej pozycji oraz wykonanie kolejnego pomiaru (rys.vii.37b). a) b) Rys. VIII.36.Etapy działania systemu pomiarowego VPS firmy Romer [W10] a) b) Rys. VIII.37. Kolejne etapy działania systemu pomiarowego VPS firmy Romer [W10] Zdefiniowanie pozycji ramienia w przestrzeni VPS następuje poprzez zetknięcie z trzema dowolnymi płytkami (tarczami) Vertex osiągalnymi z danego ustawienia ramienia.

30 371 Każda taka płytka (niem.: Vertex Scheibe) jest wbudowana w podłoże (betonowe lub marmurowe), jest wodoodporna i w końcu posiada specjalne przykrycie, osłaniające ją gdy nie jest stykana z końcówką ramienia - podłoże jest gładkie. Nie potrzeba dodatkowych czynności oprogramowanie automatycznie rozpoznaje, że nastąpiło zdefiniowanie kolejnej pozycji. Następnie przeprowadza się pomiar, przesuwa ramię do pozycji, z której osiągalne są kolejne obszary detalu do kontroli, definiuje tę nową pozycję (jak wyżej) i znów przystępuje do pomiarów. Każde ramię jest kompatybilne z systemem VPS dzięki specjalnej końcówce głowicy pomiarowej i systemowi identyfikacyjnemu (Vertex). Nie potrzeba dodatkowego oprogramowania VPS jest obsługiwane przez standardowe oprogramowanie Romera do pomiarów geometrii G-Pad. Odległości pomiędzy punktami referencyjnymi są wyznaczane systemem laserowym i dlatego (tak samo w systemie GridLOK) nie występuje kumulacja niedokładności wyznaczania pozycji ramienia przy kolejnych zmianach tych pozycji. Dokładność pomiaru w systemie VPS jest de facto związana tylko z dokładnością użytego ramienia. VPS może obejmować przestrzeń pomiarową do wymiarów 20m x 20m. Odmienny systemem rozszerzający zakres pomiarowy zastosowała firma Faro, opierając go na Laser Trackerze. Laser Tracker pozwala rozszerzyć zakres pomiarowy ramienia nawet do 70m. Rys. VIII.38 ilustruje idę systemu obejmującego ramię pomiarowe i Laser Tracker. Rys. VIII.38.Zasada działania systemu rozszerzającego zakres pomiarowy składającego się z ramienia pomiarowego i Laser Trackera [W7] Do ramienia mocowany jest specjalny reflektor. Laser Tracker emituje wiązkę laserową, która wraca do niego po odbiciu od reflektora. Współrzędne punktu zostają określone na podstawie odczytów z enkoderów kątowych Laser Trackera o wysokiej rozdzielczości i czasu biegu wiązki. Tak zostają zebrane współrzędne punktów w promieniu 35 metrów od Laser Trackera. Jeżeli wiązka laserowa zostanie przerwana, to specjalne kalibrowane w systemie GPS urządzenie XtremeADM natychmiast wyśle ponowny sygnał pomiarowy bez konieczności ponownego najazdu na punkt referencyjny. Urządzenie jest wyposażone w system pozwalający, po jego włączeniu, na wyrównanie jego temperatury z temperaturą otoczenia (Laser Tracker ma mieć zastosowanie w halach produkcyjnych) w czasie jak twierdzi producent o połowę krótszym niż w innych modelach.

31 372 Urządzenie zawiera także układ aktywnej kompensacji gradientu temperatury, który funkcjonuje automatycznie podczas całego pomiaru. Pozostałe parametry Laser Trackera to: - zakres obrotowy w płaszczyźnie poziomej: ±270 - zakres obrotowy w płaszczyźnie pionowej: zakres (średnica): 70 m - rozdzielczość kątowa: 0,02 - powtarzalność kątowa: 0,003 mm + 0,001 mm/m - błąd kątowy: 0,018mm + 0,003mm/m - dopuszczalne przyspieszenie kątowe: 180 /s ² - dopuszczalna szybkość kątowa: 180 /s - błąd pomiaru długości: 0,020 mm + 0,0011 mm/m - powtarzalność pomiaru długości: 0,007mm + 0,001mm/m - rozdzielczość pomiaru długości: 0,0005 mm - błąd określenia punktu: 0,027 mm do 2 m; 0,051 mm do 10 m; 0,127 mm do 35 m - temperatura pracy: 4 C - 43 C - dopuszczalna wilgotność: 95% Firma Zett Mess oferuje dodatkowy system z zastosowaniem specjalnej szyny pozwalającej na rozszerzenie zakresu pomiarowego i stanowiącej siódmą oś pomiarową. W szynie zamocowany jest liniowy układ pomiarowy, którego wskazania są odczytywane i automatycznie uwzględniane przez oprogramowanie realizując pomiary przestrzenne 3D. Firma Zett Mess oferuje dalsze zwiększanie liczby osi, poprzez zamontowywanie ramienia pomiarowego do klasycznej maszyny pomiarowej typu wysięgnikowego. VIII.3. Oprogramowanie pomiarowe Podstawowym oprogramowaniem w przypadku ramion CimCore jest PowerINSPECT nadający się również do pomiarów za pomocą współrzędnościowych maszyn pomiarowych; do ramion pomiarowych Romer Absolute Arms stosowane jest oprogramowanie PC-DMIS Portable lub PolyWorks do ramion firmy Zett Mess Futurex 2, a do ramion firmy Faro CAM2 alternatywnie też PowerINSPECT. Do ramion pomiarowych firmy Nikon Metrology jak i do ramion Firmy Tomelleri stosowane jest oprogramowanie MANAGER, alternatywnie oprogramowanie PowerINSPECT. Do pomiarów specjalnych, jak np. pomiary rur i przewodów hydraulicznych, stosowane są specjalne pakiety oprogramowania podobnie jak dla pomiarów skaningowych Okno główne programu Manager (rys.viii.39) zawiera paski zadań w postaci ikon i, jeśli został wybrany rysunek CAD, widok CAD-owski detalu. Tak jak w każdym programie pomiarów współrzędnościowych zaczyna się od wyznaczenia układu współrzędnych, po czym przystępuje się do pomiaru poszczególnych elementów i np. okręgów, wybierając z zestawu ikon poszczególne elementy geometryczne, walca, stożka, sfery, płaszczyzny, itp. Odległości między osiami elementów geometrycznych można realizować jako Dystans 2D lub 3D lub tzw. Dystans poosiowy, tj. po osiach wybranego układu współrzędnych. Potem mogą być realizowane rzuty, przekroje, itp.

32 373 Rys.VIII.39.Widok okna głównego oprogramowania Manager [W21] Manager jest kompletnym pakietem oprogramowania przeznaczonym do kontroli mierzonych części zarówno za pomocą ramion pomiarowych jak i współrzędnościowych maszyn pomiarowych CMM. Program umożliwia badanie elementów zarówno w warunkach, kiedy użytkownik posiada model CAD jak i w przypadku braku takiego modelu. Oprogramowanie może pracować w środowisku Microsoft Windows, a wyniki badań mogą zostać wygenerowane w formie raportu programu Microsoft Excel lub PDF. Użytkownik oprogramowania podczas pracy może zadecydować czy wykonywane czynności pomiarowe mają zostać zapamiętane przez program, czy nie. Jeśli do badań przeznaczonych jest wiele takich samych części, istnieje możliwość zapamiętania przez program w trybie nauki wszystkich kolejnych czynności. Gdy użytkownik zakończy pomiar jednego elementu, program przy kolejnej badanej części sam pokieruje czynnościami użytkownika. Rezultaty pomiarów wyświetlane są w czasie rzeczywistym, dzięki czemu można na bieżąco śledzić wyniki. Po uruchomieniu programu CMM-Manager użytkownikowi ukazuje się okno główne programu. Jak w zdecydowanej większości programów pracujących w środowisku Microsoft Windows w górnej części okna umieszczony jest pasek systemowy zawierający następujące pozycje: plik, program, pomiary, konstrukcje, raport, układ bazowy, ramię, CAD, wyświetl, system oraz pomoc. Pod paskiem systemowym został umieszczony pasek użytkownika zawierający dwie stałe pozycje oznaczające wybór trybu pracy, Po wyborze zakładki pomiary ukazuje się okno przedstawione na rys.viii.40, z którego użytkownik wybiera rodzaj mierzonych elementów. Dwie pierwsze Zmierz Element 2D oraz Zmierz element 3D służą do pomiaru elementów nietypowych, pierwsza opcja dla elementów płaskich rzutowanych na płaszczyznę, natomiast druga dla elementów przestrzennych. Kolejne opcje pomiarowe są dostępne tylko wtedy, gdy użytkownik wczyta do programu model CAD. Jeśli jest dostępny CAD, należy wybrać jedną z opcji pomiarów z modelem CAD i zaznaczyć dany element na widoku CAD w głównym oknie programu. Program za każdym razem pyta się użytkownika czy zaproponowany element jest prawidłowy, lub jeśli wskazanie przez użytkownika elementu nie jest jednoznaczne, rozwija listę z proponowanymi elementami. Z podstawowych

33 374 elementów płaskich użytkownik ma do wyboru pomiar punktu, linii, okręgu i elipsy, natomiast z elementów przestrzennych pomiar płaszczyzny, walca, stożka, kuli. Dodatkowo istnieje możliwość dokonania pomiarów prostokątów, rowków okrągłych i otwartych. Po naciśnięciu zakładki zdefiniuj i zmierz użytkownik ma do wyboru pomiary następujących elementów: punkt, prosta, okrąg, elipsa, płaszczyzna, płaszczyzna okrągła, walec, stożek, kula, rowek otwarty, prostokąt, rowek okrągły, przy czym przy wyborze metody pomiaru przy pomocy Zdefiniuj i zmierz operator dodatkowo podaje dodatkowe parametry pomiaru. Rys. VIII.40. Opcje pomiarowe programu Manager zakładka pomiary [W21] Okno pomiaru przykładowego elementu walca przedstawia rys. VIII.41. Program podaje użytkownikowi w prawym górnym oknie proponowaną liczbę punktów wyświetlaną na zielono, którą można zwiększyć lub zmniejszyć, przy czym program uniemożliwia ustawianie liczby mniejszej od wymaganej do geometrycznego utworzenia elementu. Po lewej stronie na czerwono wyświetlana jest liczba zebranych punktów pomiarowych. Użytkownik ma możliwość podania nazwy elementu, określenia kierunku kompensacji końcówki pomiarowej, wyboru trybu pomiarowego (pomiar punktowy, skanowanie) oraz w opcjach zaawansowanych wyboru algorytmu wyznaczania elementu pomiarowego.

34 375 Rys. VIII.41.Przyklad okna pomiaru walca pomiar CYLINDR1 [W21] W przypadku gdy zakres pomiarowy współrzędnościowego ramienia pomiarowego nie jest wystarczający do zbadania danego elementu, można dokonać jego zwiększenia przy zachowaniu wyznaczonego bazowego układu współrzędnych za pomocą funkcji Żabi skok. Funkcja wymaga wykonania pomiaru minimum trzech obiektów, na podstawie których można wyznaczyć punkt. Podczas korzystania z funkcji żabiego skoku należy w pierwszej kolejności dokonać pomiaru minimum trzech punktów lub okręgów lub kul. Następnie nie zmieniając położenia zmierzonych elementów, możliwe jest przesunięcie ramienia pomiarowego. Po ustawieniu ramienia w nowym miejscu należy ponownie zmierzyć badane obiekty, pamiętając by kolejność pomiarów była identyczna jak przed przestawieniem ramienia. Program automatycznie uwzględni przesunięcie ramienia i zachowa wcześniej wyznaczony bazowy układ współrzędnych. Dokładność wyznaczenia przemieszczenia ramienia jest zależna od dokładności przestrzennej współrzędnościowego ramienia pomiarowego. Kolejne oprogramowanie PowerInspect opracowane przez firmę Delcam, której autoryzowanym przedstawicielem w Polsce jest Oberon 3D [w1], stosowane jest również do maszyn współrzędnościowych, zostało szerzej opisane w rozdziale V. pt.: Procedury i oprogramowania komputerowe pomiarów współrzędnościowych. Do ramion pomiarowych CimCore oferowane są również oprogramowania Geomatic Studio i Geomatic Quality. Do ramion pomiarowych Romer Absolute Arms stosowane jest oprogramowanie PC-DMIS Portable. Jest to zmodyfikowane uniwersalne oprogramowanie stosowane do współrzędnościowych maszyn pomiarowych. Oprogramowanie PC-DMIS Portable jest częścią pakietu EMS, dlatego można stosować programy i ich elementy zaprojektowane na innych platformach EMS. Taka możliwość eliminuje potencjalne błędy, jakie wynikałyby z odmienności wyglądu i sposobu obsługi. Program podaje wskazówki ułatwiające proces pomiarowy, bowiem oprócz podpowiedzi tekstowych i graficznych pojawiają się sygnały o zmiennej intensywności i wysokości tonu informujące o poszczególnych etapach pomiaru. Do ramion Romer Absolute oferowane jest jeszcze oprogramowanie PC-DMIS Touch pracujące z systemem operacyjnym Windows 7 Pro lub Ultimate lub Windows 8 PRO. Wymagana jest pamięć o pojemności 4GB RAM. Pełna kompatybilność z ekranem

35 376 dotykowym (rys. VIII.42), pozwalając na uzyskanie widoku 3D z możliwością jego przesuwania, obracania i oczywiście powiększania. Rys. VIII.42. Tablet stosowany z programem PC-DMIS Touch do ramion Romer Absolute Arms [W10] Raport z pomiarów jest tworzony automatycznie z możliwością zmian tolerancji i odchyłek dopuszczalnych, a także daje dostęp do mierzonych danych nawet w trakcie pomiaru. Cała procedura pomiaru określonego elementu jest automatycznie zapamiętywana, tak że w przypadku pojawienia się do pomiaru następnego podobnego elementu nie zachodzi potrzeba tworzenia nowej procedury. Do ramion ze skanerami laserowymi oferowane jest oprogramowanie PC-DMIS Reshaper umożliwiając przetwarzanie chmury punktów uzyskanych z pomiaru, pozwalając na redukcję szumów i łączenie w trójkąty doprowadzając do redukcji punktów bez szkody dla jakości mierzonego obiektu, przygotowując model CAD w zakresie inżynierii odwrotnej, a także umożliwiając obliczanie przekrojów. Oprogramowanie umożliwia porównanie płaszczyzn lub konturów, nanoszenie kolorów w różnych skalach intensywności, a także pozwala na tworzenie szczegółowych etykiet na poszczególnych punktach. Firma Faro oferuje oprogramowanie CAM2 Measure 10. Oprogramowanie to jest szczególnie przydatne do pomiarów CAD oraz kontroli baz danych CAD jak i GD&T. Głównymi cechami CAM2 Measure 10 są m.in. pomiary oparte o wizualizację, automatyczne połączenie wartości nominalnych z cechami mierzonego obiektu, oraz przyjazny dla użytkownika interfejs. Podczas skanowania widoczna jest mapa odchyleń od modelu CAD skanowanego elementu, co zwiększa wydajność podczas skanowania. Funkcja Algin my Part Wizard pozwala w prosty sposób na porównanie danego elementu z danymi CAD jednym kliknięciem. Z kolei TrackArm umożliwia połączenie działania ramienia pomiarowego z Laser trackerem, co pozwala zwiększyć zasięg ramienia pomiarowego w obszarze zasięgu trackera. Dla ramion pomiarowych firmy Zett Mess przewidziane jest oprogramowanie Futurex 02 nadające się również do współrzędnościowych maszyn pomiarowych. Program umożliwia porównywanie skontrolowanej powierzchni z jej plikiem CA,D a uzyskane w ten sposób odchyłki pokazywane są w postaci kolorowych etykiet (rys.viii.43) na CAD-owskim widoku detalu. Podobnie jak w poprzednich oprogramowaniach nie trzeba tworzyć (pisać) kodu programowego układa się plan pomiarowy przez wybieranie z listy ikon kolejnych elementów geometrycznych.

36 377 Rys. VIII.43. Okno programu Futurex 02 porównanie z plikiem CAD [W35] Wyboru można dokonywać poprzez jednokrotne zaznaczenie wymiarowanego dystansu na widoku CAD. Powierzchnie CAD mogą być konfigurowane przez użytkownika (np. ustawienie do kontroli tylko wybranych powierzchni przy pomiarze innych niż skonfigurowane powierzchni software nie będzie rejestrować punktów). Protokół pomiarowy tworzony jest na bieżąco przy kontroli detalu. Zawiera te wyniki wraz z odchyłkami geometrycznymi. Przedstawiona jest także podstawowa analiza statystyczna wyników pomiarowych. Dostępny jest kreator, który umożliwia użytkownikowi projektowanie wyglądu protokołu pomiarowego. Futurex 02 może pracować na danych w formacie IGES, VDAFS, CATIA, Pro/E, Unigraphics, STEP, STL, Excel, ASCII, HPGL, itd., natomiast sam może dane eksportować w formatach QUIRL, Excel, QS-Stat, HTML, ASCII, itd. Algorytmy obliczeniowe zawarte w Futurex mają odpowiedni certyfikat PTB. Oprogramowanie Futurex składa się z pakietów: Futurex GEO do pomiarów podstawowych kształtów geometrycznych, pakiet Futurex SURF do pomiarów w trybie CAD, Futurex TUBE do pomiaru rur, Futurex STAT program statystyczny SPC, Futurex FORM do pomiaru odchyłek kształtu i położenia. VIII.3. Testy dokładności W przemyśle krajowym, na przestrzeni ostatnich dziesięciu lat, znalazło zastosowanie wiele współrzędnościowych ramion pomiarowych. W wyniku eksploatacji i powstającego zużycia powstaje problem oceny ich dokładności i przeprowadzenia kwalifikacji. Dotychczas podstawą do takiej oceny były wymagania sformułowane w amerykańskiej normie ASME B [N1] w postaci testów dokładności prezentowane we wcześniejszych publikacjach [A90, A92, A97, A98, A104, A105, A110]. W 2009 roku pojawiły się wytyczne sprawdzania dokładności ramion opracowane przez stowarzyszenia VDI/VDE w postaci wytycznych o symbolu VDI/VDE 2617 Part [N26] a w roku 2014 projekt normy ISO [N7]. Przypomniane zostaną wytyczne zawarte w normie amerykańskiej, następnie przedstawione zostaną wymagania zawarte w projekcie normy ISO.

37 378 VIII.4.1. Testy dokładności wg normy amerykańskiej ASME W normie ASME [N1] występują trzy następujące testy dokładności (oznaczone w krajowych publikacjach umownie jako A, B i C) : -test na kuli (Effective Diameter Test) test A, -test pojedynczego punktu (Single Point Articulation Performance Test) test B, -test przestrzenny (Volumetric Performance Test) test C. Test A przeprowadzany jest na kuli wzorcowej o znanej średnicy, nie mniejszej niż 10 mm i nie większej niż 50 mm i o odchyłkach kształtu do 0,2 tolerancji roboczej dla pomiaru pojedynczego punktu. Test polega na trzykrotnym pomiarze kuli, która powinna być zamocowana sztywno do podłoża, w przybliżeniu w środku zakresu pomiarowego ramienia (rys VIII.44a). Podczas tego testu obrót poszczególnych przegubów ramienia powinien być zminimalizowany [A98]. Celem tego testu jest dokonanie oceny dokładności zainstalowanej w ramieniu głowicy pomiarowej. Jeśli jest to głowica bez przetwornika tzw. sztywna, to wpływ na dokładność tego testu ma operator, m.in. ze względu na zmienne naciski pomiarowe. Test polega na pomiarze kuli badawczej (wzorcowej) w dziewięciu punktach rozłożonych tak, jak to pokazano na rys. VIII.44b, tj. a) b) Rys. VIII.44. Schemat testu A na kuli: a) widok fragmentu pomiaru, b) schemat rozłożenia punktów pomiarowych [A98] - jeden punkt na biegunie kuli (określony przez kierunek, a wyznaczony przez oś trzpienia końcówki pomiarowej); - cztery punkty (równo od siebie oddalone) na równiku kuli; - cztery punkty (równo od siebie oddalone) 45 poniżej bieguna kuli i obrócone 45 w stosunku do poprzedniej grupy punktów. Na podstawie wartości dziewięciu punktów uzyskanych z pomiaru, oprogramowanie ramienia pozwala wyliczyć średnicę kuli, co daje podstawy do wyznaczenia maksymalnego błędu Δ max jako różnicy między średnicą wyznaczoną z pomiaru D zm a średnicą kuli wzorcowej D kw podanej w jej świadectwie wzorcowania Δ max = D zm D kw. Przy czym cykl pomiarowy obejmuje trzy serie.