Выбор измерительных систем для контроля геометрии. Так ли это сложно?

На сегодняшний день рынок измерительного оборудования переполнен предложениями систем, различающихся типом, принципом действия, обеспечиваемой точностью, комплектацией и, конечно же, стоимостью. Так, для решения типовых задач подходящими могут оказаться сразу несколько вариантов средств измерений.

В этой статье мы разберём: как определить тот тип оборудования, который наилучшим образом подходит под ваши требования и позволит получить максимально продуктивное решение вашей производственной задачи. Подбор средства измерений начинается с определения перечня запланированных под него задач. В рамках данной статьи мы рассмотрим процесс выбора наиболее подходящих систем для деталей четырёх типов. В своих оценках мы будем опираться на особенности и характеристики как деталей, так и предполагаемых решений.

В качестве объектов контроля были выбраны следующие детали:

  1. Часть протеза коленного сустава
  2. Плоский шаблон
  3. Перо лопатки турбины
  4. Замок лопатки турбины
  5. Пластиковые компоненты

Замок лопатки турбины

Что это: часть лопатки, предназначенная для закрепления на колесе турбины (высоконагруженный узел крепежа).

Контролируемые параметры: отклонение профиля замка от номинального, линейно-угловые размеры (в том числе, радиусы малых номиналов).

Размер поля допуска: от нескольких микрон до нескольких сотых долей миллиметра.

Серийность: производство от единичного до серийного

Вид контроля: выборочный контроль

Особенности:
  • малые габариты (относительно самой лопатки)
  • точные допуски
  • желательна высокая скорость контроля (в силу серийности производства)

перо лопатки турбины.jpg

Плоский шаблон

Что это: приспособление, используемое для контроля корректности сборки/изготовления различных изделий. 


Контролируемые параметры: рабочий профиль проверяется на соответствие номинальному. Также крайне важно провести измерения линейно-угловых размеров  (в том числе, радиусов малых номиналов).

Размер поля допуска: от нескольких микрон до нескольких сотых долей миллиметра.

Серийность: единичная

Вид контроля: сплошной (100%) контроль

Особенности:

  • малая высота (в толщину листа металла)
  • наличие мелких элементов


шаблон.jpg

Перо лопатки турбины

Что это: профилированная часть лопатки, находящаяся в потоке воздуха (газа) проточной части компрессора/турбины.


Контролируемые параметры:  проверка на соответствие фактического профиля номинальному, линейно-угловых размеров.

Размер поля допуска: от нескольких микрон до нескольких десятых долей миллиметра.

Серийность: от единичной на этапе разработки до серийной.

Вид контроля: выборочный - контролируется определённая выборка.

Особенности:

  • сложная форма контролируемых поверхностей
  • желательна высокая скорость контроля (в силу серийности производства


замок лопатки.jpg

Часть протеза коленного сустава

Что это: изделие из медицинских сплавов, с высокоточной чистовой обработкой рабочих поверхностей сложной формы. Предназначено для замены изношенных хрящевых тканей пациента в целях устранения болей и возвращения подвижности коленного сустава.

Контролируемые параметры: на рабочие поверхности со сложной геометрией назначается допуск формы профиля.

Размер поля допуска: от нескольких сотых до нескольких десятых долей миллиметра.

Серийность: единичная

Вид контроля: сплошной (100%) контроль

Особенности:

  • появление дефектов на рабочих поверхностях протеза недопустимо
  • контролируемые части детали обработаны практически до зеркального блеска
  • сложная форма контролируемых поверхностей


протез 1.jpg

Пластиковые компоненты

Что это: детали, получаемые методами литья под давлением/3D печати из различных видов пластика. 


Контролируемые параметры: отклонение профиля прилегающих частей конструкции, расположения крепёжных элементов.

Размер поля допуска: от нескольких сотых до нескольких десятых долей миллиметра.

Серийность: производство от единичного до серийного

Вид контроля: выборочный контроль

Особенности:

  • малая жёсткость деталей
  • сложная форма контролируемых поверхностей
  • желательна высокая скорость контроля (в силу серийности производства)

компоненты 1.jpg

Мультисенсорная видеоизмерительная система

Что такое: высокоточное измерительное оборудование стационарного исполнения, имеющее в базовом варианте исполнения как контактные, так и оптические или лазерные датчики. Программное обеспечение позволяет комбинировать их применение.

Основная задача: ручной или автоматизированный контроль и оценка линейно-угловых размеров, допусков формы и взаимного расположения поверхностей плоских объектов, деталей малой толщины. 

Для контроля такого рода классические КИМ могут быть менее эффективны или же вовсе неприменимы, так как толщина и форма кромки профиля практически исключает возможность выполнения прогнозируемого касания по ней шариком щупа. 

В случае ВИМ оптическая часть сенсорики позволяет увидеть контрастную кромку профиля и провести измерения быстро и точно. При этом, на машинах такого типа допустимо измерять и объёмные предметы - в этом случае система работает в контактном режиме, дублируя часть функционала классической координатной измерительной машины.

Какие бывают:

  • от настольных до напольных, с допустимым габаритом детали более 1 х 1 м и массой более 3 тонн
  • портального и консольного типа
Преимущества:

Высокоскоростной контроль плоских деталей, таких как:
  • изготовленных из листового металла
  • малогабаритных (например, части часовых механизмов) 
  • с труднодоступными глухими отверстиями, проточками
  • доступность, в сравнении с классическими КИМ
  • универсальность (может дублировать часть функционала классической КИМ)
  • возможность установки лазерного датчика (для бесконтактного контроля плоскостности)
  • возможность автоматизации контроля

Отрасли применения:

  • Микроэлектроника
  • Приборостроение (платы, корпуса)
  • Общее машиностроение (шаблоны)
  • Производство электродвигателей
  • Фармацевтика (измерение границ напыления активного вещества на тестовых пластинках для крови)

Стационарная координатная измерительная машина (КИМ) с лазерным сканером

Что такое: универсальное высокоточное средство измерения стационарного исполнения для работы, зачастую, в лабораторных условиях. Базово оснащается сенсорикой для контактных измерений. В рассматриваемом варианте дополнительно снабжено лазерным сканером в целях расширения возможностей.

Основная задача: ручной или автоматизированный контроль и оценка линейно-угловых размеров, допусков формы и взаимного расположения поверхностей на деталях любой формы и практически любых габаритов.

Какие бывают: 
  • с габаритными размерами рабочей зоны от 300х300х300 до 8000х3500х2500 мм и допустимой массой детали до 15 тонн
  • лабораторного и цехового исполнения (с расширенным диапазоном рабочих температур)
  • c поворотным столом для позиционирования деталей

Преимущества:

  • высокая точность
  • универсальность
  • измерение скрытых элементов и глубоких отверстий
  • широкий спектр дополнительных устройств
  • возможность автоматизации контроля
  • возможность контроля частей зубчатых передач

Отрасли применения:

  • общее машиностроение
  • двигателестроение (валы, лопатки, моноколёса, иные части двигателей)
  • производство пресс-форм
  • приборостроение (корпуса, силовые конструкции)
  • аэрокосмическая 
  • обратный инжиниринг

КИМ типа «рука» с лазерным сканером

Что такое: универсальное высокоточное средство измерений мобильного исполнения для контроля геометрии изделий в цеховых условиях. Система легко устанавливается в любом месте, где необходимы измерения: на полу цеха, вблизи производственной линии, на станине станка или же в измерительной лаборатории.

Основная задача: ручной контроль и ручная/автоматическая оценка линейно-угловых размеров, допусков формы и взаимного расположения поверхностей на деталях любой формы и габаритов без необходимости их транспортировки в точку проведения измерений.

Какие бывают: 
  • с различным количеством осей, обеспечивающих взаимные перемещения частей конструкции машины (степеней свободы) - у большинства производителей распространены варианты с 6 и 7 осями
  • с различной длиной машины и размером рабочей зоны - зачастую встречаются модельные ряды с диапазоном от 1,5 до 4,5 метров с шагом в 0,5 метра

Преимущества:

  • относительно низкая стоимость
  • мобильность
  • низкие требования к условиям окружающей среды
  • проще для освоения оператором

Отрасли применения:

  • производства деталей из пластика
  • производства штамповок
  • производства автокомпонентов
  • обратный инжиниринг
  • общее машиностроение 
  • контроль геометрии трубопроводов


2.png

1.png

3.png

Для части протеза коленного сустава оптимальным выбором стала КИМ типа “рука” с лазерным сканером. В этом варианте решающими преимуществами были:

  • возможность контроля геометрии криволинейных поверхностей, в том числе и с высокой чистотой обработки металлических поверхностей - лазерный сканер с лучом синего цвета позволит справиться со столь непростой задачей без нанесения матирующих составов и/или прицельных меток;
  • лучшее соотношение цена-точность в сравнении с КИМ. ВИМ не участвует в сравнении по причине неприменимости для подобных задач;
  • простота освоения оператором - у данной системы отсутствует режим ЧПУ, который удорожает и усложняет конечное решение в эксплуатации. Единичное производство целевой детали позволяет безболезненно отказаться от ЧПУ.

В случае плоского шаблона - вне конкуренции была ВИМ. И тому имелся ряд причин:

  • система заточена под измерение плоских деталей - остальные из приведённых вариантов также могут справиться с подобной задачей, но это потребует больших временных затрат;
  • стоит дешевле классических КИМ;
  • точнее большинства КИМ типа “рука”.

Перо лопатки турбины было предложено контролировать с помощью КИМ. Выбор в её пользу был сделан так как она:

  • имеет возможность контролировать геометрию криволинейных поверхностей, в том числе и глянцевых - для ВИМ это доступно только в контактном режиме, что увеличивает время измерения единицы продукции;
  • имеет самую высокую точность из участвующих систем;
  • в отличие от КИМ типа “рука” - оснащается ЧПУ, что важно при поточном контроле;
  • может решать и вторую половину задачи - контроль замка турбинной лопатки.

С замком лопатки турбины мы решили справиться также при помощи КИМ, хотя здесь всё было не так однозначно. Преимущества этого варианта были аналогичны приведённым в предыдущем пункте. Но, в силу отсутствия на замке поверхностей сложной формы, здесь успешно может быть применена и ВИМ. Проиграла она лишь по причине недостаточной универсальности - в отличие от КИМ она не в состоянии так же хорошо решить задачу контроля всей лопатки.

В вопросе контроля пластиковых компонентов КИМ типа “рука” позволит получить наилучший результат по следующим причинам:

  • сконструирована для работы в цеховых условиях, в том числе - в непосредственной близости от производственной линии;
  • позволяет осуществлять контроль поверхностей сложной формы не прикасаясь к ним - хороший факт при контроле изделий из податливых материалов;
  • стоит существенно дешевле КИМ с лазерным сканером;
  • менее требовательна к оператору.

Заключение

Как можно понять из всего сказанного выше - подбор оптимального средства измерений для контроля определённых параметров деталей с специфическими особенностями не является легкой задаче. И окончательный выбор требует немало времени и усилий.
Наши специалисты помогут правильно подобрать оборудование с погружением в суть конкретной задачи с учетом специфики вашего производства. Это позволит избежать лишних затрат,  последующих издержек на модернизацию и повысит эффективность технологического процесса.


Получить консультацию
Мы будем рады ответить на любые ваши вопросы. Заполните форму или позвоните нам по телефону:
Необходимо заполнить поле
Необходимо заполнить поле
Необходимо заполнить поле
Необходимо заполнить поле
Необходимо заполнить поле
Спасибо!
Данные успешно отправлены.