Projektowanie i budowanie coraz bardziej rozwiniętych maszyn i konstrukcji determinują wzrost wymagań klientów, którzy oczekują niezawodności oraz precyzji wykonania ich poszczególnych komponentów. Dlatego tak wielką rolę w świecie przemysłu odgrywa współrzędnościowa technika pomiarowa uważana za jeden z najważniejszych współczynników kontroli jakości.
Na czym polegają pomiary współrzędnościowe? W tym artykule dokładnie opiszemy ich przebieg, w prosty sposób wyjaśnimy działanie maszyny pomiarowej 3D oraz wskażemy jej praktyczne zastosowanie.
Pomiary współrzędnościowe - geneza i praktyka zastosowań
Na wstępie należy sobie odpowiedzieć na pytanie, czym w istocie są pomiary współrzędnościowe? Jeśli zagłębimy się w historię metrologii, możemy poczuć się zaskoczeni. Już w XVII wieku uczeni francuscy: Pierre de Fermat i Rene Descartes (w Polsce znany jako Kartezjusz) dostrzegli potencjał układu współrzędnych, wykorzystując go do opisu elementów trójwymiarowych obiektów geometrycznych w układzie odniesienia.
Na pierwsze maszyny pomiarowe CMM, trzeba było jednak poczekać do połowy XX wieku, a pierwszymi prowodyrami w produkcji tego rodzaju urządzeń zostały: szkocka firma Ferranti oraz amerykańska Moore Tool Company.
Współcześnie metrologia wymiarowa to także określanie współrzędnych obiektu w trzech wymiarach, ale dodatkowo wsparte rozwiązaniami technologicznymi - automatyzacją pomiarów, stosowaniem urządzeń optycznych i systemów CAD oraz analizą komputerową zebranych danych. Dzięki temu współrzędnościowa technika pomiarowa przeżywa dynamiczny rozwój.
Maszyny CMM są powszechnie stosowane w różnych branżach: motoryzacji, przemyśle lotniczym, a nawet w produkcji implantów medycznych. Technika pomiarowa 3D na stałe znalazła miejsce w różnych działach inżynierii m.in. w inżynierii odwrotnej, strukturalnej, czy bioinżynierii systemów. Nie można nie wspomnieć o jej ogromnej w projektowaniu i realizacji rozwiązań infrastrukturalnych. Śmiało można postawić tezę, że metrologia stała się dziedziną multidyscyplinarną i wyznacza przyszłościowy kierunek dla dalszego postępu cywilizacyjnego.
Jak przeprowadza się pomiary współrzędnościowe?
Prawie wszystkie urządzenia pomiarowe (wyjątek stanowią urządzenia hybrydowe oraz ramiona przenośne) umożliwiają dokonywanie pomiarów w kartezjańskim układzie współrzędnych. Ruchome zespoły maszyny CMM przemieszczają się w trzech prostopadłych do siebie kierunkach.
Aby lepiej zrozumieć, na czym polegają pomiary współrzędnościowe, najpierw wyobraźmy sobie dowolny przedmiot umieszczony w układzie współrzędnych X, Y, Z. Dzięki trzem prostopadłym osiom możemy określić wszystkie pojedyncze punkty znajdujące się na jego powierzchni. Sonda maszyny pomiarowej je lokalizuje, a następnie łączy, podając tym samym wymiary tego elementu.
Odległości punktów pomiarowych od ustalonych wcześniej wzorców (punktów odniesienia) są zaś odchyłkami kształtu. Oczywiście wszystko sterowane jest automatycznie przez komputer, a całą pracę ułatwia operatorowi powiązane z komputerem oprogramowanie pomiarowe. W ten oto sposób pomiar stworzony w przestrzeni 3D pozwala ustalić, czy mierzony element został właściwie wykonany.
Maszyna Trimek Spark Plus
Zastosowanie maszyn CMM
Operacje kontrolne, zwłaszcza w dużych firmach produkcyjnych mają ogromne znaczenie. Wpływają one na poziom jakości i bezpieczeństwa finalnego produktu. Do sporządzania pomiarów potrzebne są zatem narzędzia wydajne, nowoczesne i precyzyjne, które nawet przy szybkim tempie produkcji usprawnią proces kontroli jakości.
Naturalnie, wyróżnia się różne rodzaje współrzędnościowych maszyn pomiarowych, a każda z nich przeznaczona jest do mierzenia innego rodzaju komponentów. Maszyny CMM najczęściej używane są do testowania części w celu ustalenia, czy są one zgodne z pierwotnymi założeniami projektowymi.
Nawet przy szybkim tempie produkcji zapewniają maksimum korzyści i usprawniają realizację zadań w działach kontroli jakości. Aby zagwarantować wiarygodność obliczeń wykonywanych za pomocą maszyn pomiarowych CMM, należy je okresowo sprawdzać i kalibrować w celu oceny wydajności i optymalizacji procesu pomiarowego.
Podsumowując, podążanie utorowaną przez Kartezjusza drogą, unowocześnianie i wprowadzanie coraz to nowszych rozwiązań pomiarowych przy założeniu osiągnięcia głównego celu: precyzji zebranych danych, dla gospodarki oznaczają jedno – permanentny rozwój.
Ciężko wyobrazić sobie dzisiejszy świat bez pomiarów współrzędnościowych. Właściwie na zaawansowanym technologicznie mierzeniu poszczególnych elementów w trójwymiarowej przestrzeni zyskują wszystkie branże gospodarki.
