Przy zapewnianiu jakości maszyny pomiarowe 3D są często nieocenione, przede wszystkim wówczas, kiedy wartości współrzędnych (X, Y i Z) obrabianych przedmiotów są automatycznie i z wysoką dokładnością rejestrowane przez czujnik i przesyłane do dalszego przetwarzania na komputerze, który oblicza wyniki pomiaru i je zapisuje. Sytuacja komplikuje się jednak wtedy, kiedy badany element jest tak bardzo niestały, że system czujników nie może niezawodnie określić danych pomiarowych. Nowe urządzenie sprawia, że staje się to możliwe - bezdotykowo, efektywnie i z maksymalną precyzją.

Firma Modellbau Schneider z siedzibą w Olpe w Niemczech produkuje suwmiarki do części 3D w zakresie techniki odlewniczej. Jednak w minionych latach przedsiębiorstwo to z powodzeniem specjalizuje się w opracowywaniu i produkowaniu szablonów kontrolnych i urządzeń pomiarowych.

Klienci tej firmy reprezentują przede wszystkim przemysł motoryzacyjny - są to zarówno producenci, jak i dostawcy. Właśnie ta branża dostarczyła przedsiębiorstwu bodźców do stworzenia zupełnie nowatorskiego systemu pomiarowego. Dostawca części dla przemysłu motoryzacyjnego potrzebował rozwiązania, przy pomocy którego możliwe byłoby bardzo efektywne i szybkie skontrolowanie różnych punktów pomiarowych. Ponieważ jednak badany element często jest bardzo niestały, nie można w tym przypadku zastosować systemu dotykowego. Badanie musi następować bezdotykowo, przy czym dane pomiarowe do oceny i dokumentacji powinny być przesyłane do komputera PC. Oprócz tego system powinien cechować się nieskomplikowaną obsługą i dostarczać wyniki pomiarów niemal po jednym naciśnięciu przycisku.

Wsparcie w zagadnieniach sensoryki
Trzeba było czekać cały rok aż firma Schneider, przy wsparciu IPF Electronic, przedsiębiorstwa z Lüdenscheid specjalizującego się w sensoryce, opracuje odpowiednie urządzenie. Know-how i doświadczenia IPF Elecronic były dla firmy Schneider nieocenione w ramach procesu projektowego. Szczególnie godna podkreślenia była zdolność IPF Electronic do przestawiania się na zupełnie nowe zastosowania. Dzięki temu możliwe było m.in. szybkie zawężenie możliwości wchodzącej w grę sensoryki. Oprócz tego firma Schneider przez całą fazę projektową korzystała z asysty i doradztwa pracowników IPF Electronic.

Kiedy projektuje się coś nowego, trzeba liczyć się także z niepowodzeniami. Przy opracowywaniu nowego systemu pomiarowego nie było inaczej. Pierwszy układ ze zintegrowanymi zegarami pomiarowymi nie doprowadził do osiągnięcia żądanego celu, ponieważ badany element był tak bardzo niestały, że wartości poszczególnych punktów pomiarowych różniły się przy różnych pomiarach. Nie można było także wykluczyć nieprawidłowej obsługi systemu przez pracownika. Stosowanie indukcyjnych nie spełniało stawianych wymogów. Ponadto założenie to okazało się niepewne w odniesieniu do systemu, który miałby pracować niezawodnie przez dłuższy okres. Rozwiązaniem tych problemów okazały się zalecane przez IPF Electronic laserowe sensory dystansowe, które w końcu roku 2011 przyniosły przełom w pracach. Na początku roku 2012 możliwa była już prezentacja pierwszego systemu o nazwie handlowej „MS-Lasermess".

Urządzenie to stanowi modularny system pomiarowy, który jest zintegrowany z kontrolnym narzędziem pomiarowym. System mierzy w jednym lub w kilku punktach pomiarowych dopuszczalne wymiary maksymalne i minimalne próbki z dokładnością do 0,01 mm i wykonuje pomiar bezdotykowo. W tym celu stosowane są laserowe czujniki dystansowe serii 1800 marki IPF Electronic, które w zależności od wymogów klienta lub liczby punktów pomiarowych mocowane są na uchwytach wokół mierzonego elementu (ilustracja 1.). Sensory mają zakres pomiarowy do 120 mm, a dzięki zintegrowanym mikrokontrolerom generują precyzyjny, proporcjonalny do zmierzonego dystansu sygnał wyjściowy. Sygnały są przesyłane do opracowanych przez firmę Modellbau Schneider modułów pomiarowych (ilustracja 2.), przy czym do każdego z nich można podłączyć maksymalnie cztery laserowe sensory dystansowe.

Wizualizacja wyników pomiarów
Wyniki pomiaru są wizualizowane dla operatora systemu w różny sposób poprzez moduły pomiarowe. Na podstawie zintegrowanych diod LED - zielonej i czerwonej - od razu widoczne jest, czy wartość pomiarowa pozostaje w zakresie programowanych wartości granicznych, czy też kształtuje się poza nim. Oprócz tego na podstawie wskaźnika diodowego ze strzałką operator może zobaczyć, czy występują odchyłki pomiarów w odniesieniu do wartości granicznych w górę lub w dół. Inny, również zintegrowany w module pomiarowym wskaźnik, przedstawia wyniki na poszczególnych punktach pomiarowych jako wartości liczbowe.

Dalsze atuty laserowego urządzenia pomiarowego to jego bardzo prosta obsługa oraz szybkość i budowa modułowa. W przeciwieństwie do maszyn pomiarowych 3D, do obsługi tego bezdotykowego systemu pomiarowego nie są potrzebne specjalne kwalifikacje. Element jest wkładany do przeznaczonego dla niego urządzenia mocującego i tam instalowany. Po naciśnięciu przycisku uruchamiany jest proces pomiarowy, a wyniki są przesyłane do komputera PC w celu analizy i zapisu w dowolnym oprogramowaniu z zakresu zapewniania jakości. Minimalna procedura obejmuje następujące czynności: włożenie, zamocowanie, naciśnięcie przycisku - i gotowe. W przypadku elementu z jedenastoma punktami pomiarowymi maszyna pomiarowa 3D potrzebuje do oznaczenia wszystkich wartości około 30 minut. Przy użyciu laserowego urządzenia pomiarowego taki sam pomiar trwa zaledwie 20 sekund, a wyniki zostają w tym czasie zapisane w komputerze. Abstrahując już od tego, że w przypadku bardzo niestałych elementów maszyny pomiarowe 3D nie mogą być wykorzystane.

Możliwość elastycznego rozszerzania urządzenia
Pod względem modularności nowe urządzenie nie ma prawie ograniczeń. Analogicznie do liczby potrzebnych punktów pomiarowych można elastycznie rozszerzać urządzenie poprzez dodatkowe moduły pomiarowe oraz laserowe sensory dystansowe. Czynnikami ograniczającymi mogą być tylko wielkość wzorca i ewentualne granice fizyczne danego elementu.

Jeśli chodzi o liczbę modułów pomiarowych, według danych podawanych przez producenta, nie ma górnej granicy. Obecnie opracowywany jest dla jednego z klientów wzorzec z 24 punktami pomiarowymi. Także integracja dodatkowych opcji oznaczania w nowym urządzeniu pomiarowym nie jest problematyczna. Dzięki temu klient, oprócz parametrów elementu, może określać także temperaturę wzorca i elementu. Również to rozwiązanie jest możliwe do realizacji przy wykorzystaniu sensorów IPF Electronic.

----------

 Autor jest pracownikiem działu obsługi klienta w IPF Electronic, e-mail: info@ipf-electronic.de