DIAGOSTYKA 3 (39)/6 5 BASZU, KRÓL, PISZCZEK, Metoda pomaru wbranch parametrów metrologcznch p tarczowch METODA POMIARU WYBRAYCH PARAMETRÓW METROLOGICZYCH PI TARCZOWYCH Z WGLIKAMI SPIEKAYMI PRZY ZASTOSOWAIU TECHIK WIZYJYCH Potr BASZU*, Henrk KRÓL* Marek PISZCZEK** Woskowa Akadema Technczna Wdza Elektronk, Insttut Sstemów Elektroncznch*, Wdza Technk Woskowe, Insttut Optoelektronk**, ul. Kalskego, -98 Warszawa; fax: 683-9-5; e-mal: pbaszun@wat.edu.pl, hkrol@wat.edu.pl, mpszczek@wat.edu.pl Streszczene W artkule przedstawono wnk bada dotczce pomaru bca promenowego bocznego p tarczowch z wglkam spekanm. Proponowan ukad pomarow opart est na wkorzstanu technk wznch. W prztm modelu pomarowm zaoono, e eden zb wbran losowo, traktowan b ako perwsz (tzw. zerow) w stosunku do tego zba wkonwane b pomar. Wznaczene wartoc bca promenowego bocznego realzowane bo w szeregu ses pomarowch oddzelnch dla kadego zba dla kadego rodzau bca. Uzskane wstpne wnk wskazu na potrzeb prowadzena dalszch bada nad t metod. Sowa kluczowe: bce promenowe, bce boczne, pa tarczowa, technk wzne. METHOD OF MEASUREMET SELECTED METROLOGICAL PARAMETERS OF CEMETED CARBIDES CUTTIG SAW WITH APPLICATIO OF VISUAL ISPECTIO Summar There are presented expermental results of radal run-out and axal run-out measurement of the tmber cuttng saw wth cemented carbdes. Measurement sstem based on vsual nspecton wth CCTV s proposed. Method was based on the assumpton, than one of the teeth, randoml choosen, was a reference, and the folowng measurements were taken relate to them. Determnaton of value of the radal and axal run-out separatel for each tooth and knd of run-out was provded n seres of experment sessons. Prelmnar results show us the need of followng research of ths method. Kewords: radal run-out, axal run-out, cuttng saw, vsual nspecton.. WSTP Przedmotem bada s p tarczowe z wglkam spekanm. S one naczce stosowanm pam do cca drewna, zarówno wzdunego, ak poprzecznego. Z analz danch wnka, e dla okrelena nezbdne rednc take p mona wkorzsta nastpuc zaleno D = (h + a + e) [mm] gdze: D rednca p, h wsoko ctego drewna, a odlego pomdz powerzchn stou a os p, e welko wstawana p ponad cte drewno. Prz rednc p mm, powszechne stosowana est e grubo,8 mm, a dla rednc metra - od 6 mm. Dua rozpto w grubocach zale w znacznm stopnu ne tlko od rodzau obrabark warunków prac, ale take od pozomu techncznego przgotowana p do prac, przede wszstkm od nadana ple odpowednego naprena. Prawdowo eksploatowane p zachowu swoe naprene dusz czas. atomast p przegrzane, le ostrzone, wmaga ponownego naprena. Przeprowadzona analza wskazue, e lczba zbów p tlko w pewnm stopnu zale od rednc p. Gówn ednak wpw na n ma: szbko cca, welko posuwu na eden zb, wmagana gadko powerzchn cca, gatunek ctego drewna kerunek cca. Dowadczalne stwerdzono, e wksza lczba zbów wmagana est prz ccu twardch gatunków drewna, a take prz ccu poprzecznm w stosunku do cca wzdunego. Ponadto stotne znaczene ma wbór wacwego rodzau uzbena. astotnesze est bowem to, ab wbra wacw kt natarca uzbena, a wc dostosowa p do rodzau cca t. wzdunego lub poprzecznego. W trakce bada poszczególnch parametrów p szczególn uwag powcono badanom bca promenowego bocznego p.
6 DIAGOSTYKA 3 (39)/6 BASZU, KRÓL, PISZCZEK, Metoda pomaru wbranch parametrów metrologcznch p tarczowch. PODSTAWOWE WYMAGAIA WOBEC PI TARCZOWYCH P tarczowe musz spena podstawowe wmagana norm europeske E 847-. orma ta, ustanowona w 997 roku, zawera podstawowe wmagana bezpeczestwa dotczce p tarczowch. W 999 roku Polsk Komtet ormalzacn wdro norm E 847- w naszm krau, ako P-E 847-: 999 arzdza do drewna Wmagana bezpeczestwa Frez p tarczowe. Wmagana te mona spreczowa w klku grupach, które w szczególnoc dotcz ksztatu wmarów, wwaena statcznego dnamcznego, bada dnamcznch (test wrowana oraz odrzutu). orma okrela równe, dla rónch stosowanch materaów mnmalne gruboc no oraz wmagan powerzchn ch mocowana w gowcach. Okrelone s maksmalne tolerance dla otworów do mocowana w pach tarczowch (H8) oraz w narzdzach nasadzanch (H7), a take rednca, bce czoowe (maksmalne, mm) oraz odchk równolegoc paszczzn czoowch past narzdz nasadzanch (równe maksmalne, mm). a podstawe przeprowadzone analz dostpne lteratur [,, 6] zebranch uwag praktcznch nale stwerdz, e ab wacwe przgotowa p tarczow do prac, trzeba wkona klka cznnoc utch w okrelonch wmaganach. Wszstke one s nezmerne stotne z praktcznego punktu wdzena, ednak w rozwaanach szczególn uwag zwrócono na te, które wpwa na warto bca p. W szczególnoc mów one, e: - ale przestrzega zasad czstoc powerzchn bocznch p uzbena. Pa podczas cca swo rednc ne moe wchodz ponad ct matera wce n mm. Jeel wchodz wce, moe nastp e przegrzane. Pa strac naprene, bdze schodz z ln cca. P ne wolno stawa na zbach. Wesza s lub kadze na pasko. - Pa pownna b dobrana do cca z uwzgldnenem rodzau ctego drewna, sposobu rozkrou: wzdu lub poprzeczne do wóken, wsokoc ctego drewna. We s to z odpowednm parametram wmarowm ktowm p, ak równe ksztatem uzbena. - ale sprawdz pasko p. Ma to na celu welmnowane p, które ma nadmern krzwzn w czase prac mogb nastp tarca boczne powerzchn p o przecnan matera. - Ostrzene uzbena p tarczowch ne moe doprowadz do powstawana na powerzchn natarca przoena, ak równe we wrbe zba ostrch prze zapowa. Jeel do ostrzena uwa s ostrzark mechanczne, nale zwróc uwag na przegrzane zbów. W czase ostrzena trzeba d do zapewnena ksztatu uzbena zgodne z perwotnm zarsem nowe p. e nale przeraba uzbena p. W zarse zba szczególn uwag zwróc nale na odpowedn kt natarca. - ale sprawdz welkoc rozwarca uzbena. Zbt mae rozwarce uzbena moe powodowa tarce korpusu p o przecnan matera, doprowadzac do przpalana p. Welko rozwarca uzbena zale gówne od gruboc p. ale pamta, e rozwerac zb trzeba dokonwa wgca na /3 do /3 wsokoc zba. Podstawowe welkoc wchlena zba okrela polska norma. - Do mocowana p stosowa zalecane lub wksze rednce tarcz docskowch, zapewnace odpowedn sztwno p w czase prac. Zachowa prawdowe mocowane p na wale maszn pomdz tarczam docskowm (pa ne moe lzga s pomdz tarczam docskowm). Ze mocowane prowadz do przegrzana p, przez co trac ona swoe naprene, a w skranch przpadkach moe doprowadz do rozerwana p. e nale dokonwa w sposób dowoln otworów centralnch przeznaczonch do mocowana p. efachowa przeróbka otworu prowadz do necentrcznoc p (bce promenowe), utrat naprena wewntrznego bdzena p w czase prac. P po przeróbce otworu wnn b przeostrzone na ostrzarkach mechancznch z uwzgldnenem caego proflu zba. W raze przeróbk otworu pa pownna b ponowne sprawdzona na bce oraz bezwzgldne przeostrzona. Dla prawdowe prac p wmagane est stosowane odpowednch tarcz zacskowch o ednakowe rednc. e mog one b pene, musz posada konerz od do 8 mm oraz pownn b wolne od uszkodze mechancznch - zadzorów. - Dla p tarczowch nale stosowa szbkoc obwodowe p w zakrese 4 7 m/s. Zwkle est to 4 6 m/s. Obnane tego zakresu stae s neekonomczne, natomast przekraczane granc 7 m/s moe prowadz do przecena p, znszczena e korpusu spowodowa zagroene dla bezporedne obsug. W przpadku wkorzstana percena redukcnego mus on b dopasowan, b ne nastpo zwkszone bce promenowe. - ale sprawdz, cz pa posada werzchok zbów na edne rednc, ab obcene poszczególnch zbów bo równomerne. Praktczne mona to sprawdz dokonuc pomaru bca promenowego lub poredno, poprzez pomar wsokoc zbów prz ostrzenu na profesonalnch ostrzarkach do p tarczowch.
DIAGOSTYKA 3 (39)/6 7 BASZU, KRÓL, PISZCZEK, Metoda pomaru wbranch parametrów metrologcznch p tarczowch 3. OGÓLA KOCEPCJA UKADU POMIAROWEGO Proponowan ukad pomarow opart est na wkorzstanu technk wznch zalczan est do metod bezstkowch. W zaoenu przto, e uchwt mocuc tarcz p est wzorcow, tzn. ne wnos adnch bdów. atomast gówne badana s skerowane na pomar bca promenowego bocznego p. Szczegóowa analza wmaga, które musz spena p tarczowe z wglkam spekanm pozwola okrel zakres pomarowe parametrów wglków spekanch stanowce podstaw koncepc ukadu pomarowego. W szczególnoc ukad pomarow pownen zapewna pomar: - bca promenowego wglków spekanch w zakrese, mm, - bca bocznego (osowego) wglków w zakrese mm, - bca bocznego tarcz merzone pod wrbem zba 3 mm, - bd bezwzgldn mnesz od, mm. Stanowsko pomarowe skada s z ukadu mocucego p tarczow ukadu kamer przekazucch wnk pomarów do odpowedno oprogramowanego komputera. Wdok stanowska pomarowego przedstawon est na rs.. Rs.. Wdok stanowska pomarowego W zwzku z wkorzstanem fotogrametr blskego zasgu w zakrese wstpnch bada przeanalzowano wasnoc optczne ukadu pomarowego. Szczegó ukadu przedstawono na rs.. Kocowe wnosk uto w nastpuc sposób: a) Obraz optczn ngd ne est wernm odwzorowanem przedmotu. Powodem tego est: - dfrakca wata na przsone aperturowe (ogranczaca rozdzelczo przrzdu), - fltraca optczna zwzana ze skoczonm rozmaram ukadu optcznego, - aberrace geometrczne wprowadzace zneksztacena rzutu obserwowanego obektu w paszczne obrazowe. W przpadku wstpowana aberrac (aberrace geometrczne 3-go rzdu) w paszczne obrazowe obrazem np. punktu B ne est punkt B tlko zbór punktów stanowc obraz aberracn. z Gba ostroc s f Obektw Obraz aberracn Rs.. Wasnoc optczne ukadu pomarowego b) Parametr sensora obrazowego: D =.75 mm, f = 3.5 mm, rozdzelczo matrc 64 x 48. O optczna c) Gba ostroc: Istotn rzecz w procese pomarowm est dobór gb ostroc. W rozpatrwanm przpadku stotne est dopasowane parametrów ukadu optcznego do wmarów zba p. Zaleno opsuca gb ostroc g wraa s nastpuco s g D f x z gdze: D rednca obektwu, x wmar pksela obrazu. Z przeprowadzonch oblcze dla wkonanego ukadu wnos ona g ± mm est porównwalna z rozmaram geometrcznm analzowanego obektu (zb p). d) Analza zdolnoc rozdzelcze sstemu Zdolno rozdzelcz przrzdów optcznch ograncza w gówne merze zawska dfrakc wata na przsone aperturowe oraz aberrace. W przpadku mach aberrac mówm o przrzdze ogranczonm dfrakcne. Lnow zdolno rozdzelcz r A takego przrzdu mona wznacz z zalenoc r A, f D gdze oznacza dugo fal. Dla wkonanego ukadu rozdzelczo dfrakcna wnos r A m co stanow warto o blsko eden rzd mnesz n wmar pksela matrc obrazowe. Tm samm zastosowana optka ne ograncza rozdzelczoc sstemu pomarowego.
8 DIAGOSTYKA 3 (39)/6 BASZU, KRÓL, PISZCZEK, Metoda pomaru wbranch parametrów metrologcznch p tarczowch W proponowane metodze (ak w wkszoc ukadów pomarowch wkorzstucch element optczne) moem me do cznena z nastpucm aberracam: - sferczn (poredno wpwac na rozdzelczo sstemu pomarowego), - astgmatzmem (zneksztacacm obraz obektów oddalonch od os optczne), - chromatczn (molw do welmnowana prz zastosowanu reestrac obrazów w wetle monochromatcznm), - dstors (spowodowan rónm powkszenem obrazu w funkc odlegoc od os optczne). Wpw dstors na zobrazowane przedstawa rs. 3. Bce promenowe Bce boczne Rs. 4. Schematczn wdok pola odcztowego Rs. 3. Wpw dstors na zobrazowane: a) przedmot obserwac (satka), b) dstorsa tpu poduszka, c) dstorsa tpu beczka W przpadku rozpatrwanego ukadu pomarowego nastotnesze znaczene moe me dstorsa. Istnee wc koneczno korekc tego tpu aberrac poprzez stosowane optcznch ukadów ortoskopowch lub wznaczene map dstors (funkc dstors) uwzgldnene e w algortmach oblczenowch. 4. METODYKA POMIARÓW W proponowanm modelu pomarowm przmuem, e eden zb, wbran losowo, traktuem ako perwsz w stosunku do tego zba nastpu pomar. Tak wc dla tego perwszego zba wnk pomaru wnos zero. Kolene pomar wkonuem wzgldem zba perwszego lub tzw. zerowego. Zaóm, e drug zb est nsz o, mm, trzec zb est nsz o,3 mm, czwart zb est nsz o, mm td. Po uzskanu wszstkch wnków nawksza odlego od zba zerowego okrelana bdze bcem promenowm. Zastosowana dea pomarowa nawzue do mkroskop optczne z wkorzstanem obserwac w asnm polu. Ze wzgldu na funkconalno realzowan przez sstem pomarow (pomar geometr zba) oraz koneczno zastosowana cfrowego przetwarzana obrazów uzskwane reestrogram ma posta obrazów cenowch. Schematczn wdok pola odcztowego przedstawa rs. 4, natomast de pomarow rs. 5. Znacznk pomar. Traektora zba Skalbrowane odlegoc Rs. 5. Idea pomarowa bca promenowego bocznego Wznaczane poszukwanch parametrów (warto bca promenowego bocznego) [7] realzowane est w ser pomarowe, zoone z szeregu ses pomarowch oddzelnch dla kadego zba dla kadego rodzau bca. a poedncz ses pomarow skada s sera zd zba. Bce promenowe Bce boczne Rs. 6. Sera zd zba dla bca promenowego bca bocznego
DIAGOSTYKA 3 (39)/6 9 BASZU, KRÓL, PISZCZEK, Metoda pomaru wbranch parametrów metrologcznch p tarczowch W wnku analz reestrogramów metodam cfrowego przetwarzana obrazów zosta w kolench krokach wznaczone odpowedne wspórzdne obrazowe pozc zba (x, ) a w efekce funkca f nr opsuca traektor ego obrotu rs. 7. Dane z cae ser pomarowe zosta porównane ze sob (porównane wnków z kolench ses z rezultatam uzskanm dla zba odnesena), co umolwa wkrelene rozkadu bca p w funkc kolench e zbów rs. 8. Rs. 7. Wznaczane traektor obrotu zba W nastpne kolenoc okrelone zosta (poprzez porównane z zbam odnesena nr = ) parametr charakterstczne BX t. bce promenowe BP bce boczne BB. Ogóln posta tzw. bca p przedstawa ponsza zaleno BX nr f nr, x, f x 5. PRZYKADOWE WYIKI BADA. Rs. 8. Wnk bca promenowego Wdoczn na wkrese trend zwzan est z przesuncem rzeczwste os obrotu p. Mnmalzac powszego zawska mona uzska poprzez zastosowane odpowedne procedur korguce - rs. 9. W trakce bada (bca promenowego) p tpu 5x3x3,/,5; z = 8 GA-5 zastosowano metod namneszch kwadratów do wznaczena promena obrotu R na podstawe pomarów pozc zba ( x,, ). Wchodzc z równana okrgu (x x ) + ( ) = R gdze: R prome obrotu zba, x, rodek obrotu zba, oraz wkorzstuc metod namneszch kwadratów otrzmano (( x x ) ( ) R ) R R x x. x x Po przeksztacenach ostateczn wzór na prome obrotu R prz pomarach zba ( x,, ) przmue posta R ( x x ). x x Rs. 9. Skorgowane wnk bca promenowego Zaproponowana metoda analz danch mnmalzue bd wnoszone przez: - nedokadno pozconowana reestratorów obrazu w stosunku do mechanzmu na którm zamocowana est pa tarczowa, - nedokadno wznaczena parametrów akwzc obrazu (aktualne powkszene, odlego do obserwowanego obektu). Uzskane w trakce bada wnk pomarów w warunkach statcznch pozwol na oszacowane wartoc bca promenowego rzdu,5 mm.
3 DIAGOSTYKA 3 (39)/6 BASZU, KRÓL, PISZCZEK, Metoda pomaru wbranch parametrów metrologcznch p tarczowch 6. PODSUMOWAIE Proponowana metoda est rozwzanem zalczanm do grup bezkontaktowch metod pomarów wmarów geometrcznch. onkem nformac est promenowane wetlne a (bezporedno) merzonm parametrem ego natene. Ze wzgldu na struktur sstemu pomarowego ak sam obekt bada, rozwzane plasue s w grupe pomarów z zakresu fotogrametr blskego zasgu. Zastosowana dea pomarowa nawzue do mkroskop optczne z wkorzstanem obserwac w asnm polu. a podstawe przeprowadzonch bada nale stwerdz, e analzowane problem s zoone. W szczególnoc zwzane s one z opracowanem metod unezalenacch cao procedur pomarowe od wmogów znaomoc poszczególnch parametrów geometrcznch optcznch ukadu (np. pooena os obrotu p oraz e zbów w stosunku do reestratorów obrazowch, pola wdzena ukadu optcznego tp. [4, 5]. Problematka przedstawona w publkac ma charakter ogóln. e wczerpue zagadnena moe stanow ram do tworzena opracowa szczegóowch macch zastosowane w nauce w przemle. Jednak na podstawe przeprowadzonch rozwaa teoretcznch oraz potwerdzacch e bada laboratornch mona stwerdz, e:. Zastosowana optka ne ograncza rozdzelczoc sstemu pomarowego.. Uzskane wstpne wnk bada spena zaoone krtera ednoczene wskazu na potrzeb prowadzena dalszch bada nad t metod. LITERATURA [] Baas S.: Specfka geometr wrobów podstaw zapewnena akoc na etape proektowana. VI Smpozum klubu POLSKIE FORUM ISO 9 Metrologa w sstemach akoc 3. Kelce, 6 8 padzernk. [] Gazdeck A.: Analza MSA (Measurement Sstem Analss) na przkadze przemsu motorzacnego. VI Smpozum klubu POLSKIE FORUM ISO 9 Metrologa w sstemach akoc 3. Kelce, 6 8 padzernk. [3] ocu M., Rataczk E.: Wspórzdnocowa technka pomarowa w sstemach akoc produkc. VI Smpozum klubu POLSKIE FORUM ISO 9 Metrologa w sstemach akoc 3. Kelce, 6 8 padzernk. [4] Rataczk E.: Procedur pomarów przestrzennch ch oprogramowane komputerowe. II Szkoa Konferenca Metrologa wspomagana komputerowo. T. 3. Zegrze k/warszaw, 5 maa 995. [5] Rataczk E.: Tendence rozwou wspórzdnocowe technk pomarowe. VII Szkoa Konferenca Metrologa wspomagana komputerowo. T.. Waplewo, 7 maa 5. [6] Wlk A., azarz B., Made H.: Dagnostka wbroakustczna przekadn zbatch. V Kraowa Konferenca Dagnostka technczna urzdze sstemów. Ustro, 3 7 padzernka 3. [7] ebrowska uck S.: Sprawdzane dokadnoc unwersalnch przrzdów do pomaru odchek ksztatu pooena. VI Smpozum klubu POLSKIE FORUM ISO 9 Metrologa w sstemach akoc 3. Kelce, 6 8 padzernk. Dr n. Potr BASZU est weloletnm nauczcelem akademckm Insttutu Sstemów Elektroncznch WAT. Berze aktwn udza w pracach badawczch Zakadu. Jest autorem lub wspóautorem klkudzescu artkuów referatów w czasopsmach oraz na konferencach kraowch zagrancznch. Dr n. Henrk KRÓL est absolwentem Wdzau Elektronk Woskowe Akadem Technczne oraz Akadem Obron arodowe. Jego zanteresowana zawodowe koncentru s wokó metod ocen sstemów, a obecne w szczególnoc sstemów nformacno - pomarowch. Dr n. Marek PISZCZEK ukocz studa na Wdzale Elektronk w 995. Od 3 est pracownkem naukowo - ddaktcznm Wdzau Technk Woskowe WAT. Jego zanteresowana zawodowe koncentru s wokó zagadne z zakresu nner nformac obrazowe.