Duża uniwersalność współrzędnych ramion pomiarowych sprawia, że od ponad 10 lat urządzenia te zdobywają coraz większą popularność na rynku. Znajdują zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, a dzięki swoim cechom są wykorzystywane na różnych etapach procesu produkcyjnego: od projektowania po finalne sprawdzenie gotowych wyrobów.

Małe detale i wielkogabarytowe elementy

Wspomniana uniwersalność pozwala wykorzystywać ramię pomiarowe do mierzenia zarówno małych detali, do których dostęp bywa utrudniony, jak i olbrzymich elementów, których gabaryty nie pozwalają, by pomiaru dokonała duża maszyna współrzędnościowa. Dlatego też ramię pomiarowe może być wykorzystane np. przy produkcji narzędzi, ale również do pomiarów gotowych samochodów czy części elektrowni wiatrowych bądź bloku silnika okrętów. Wprawdzie niemal we wszystkich gałęziach przemysłu można dziś spotkać ramię pomiarowe, to jednak najbardziej typowe zastosowania tego urządzenia występują w branży lotniczej, okrętowej i motoryzacyjnej, a także w przemyśle wyrobów metalowych i maszynowym.

Do najczęstszych zadań stawianych przed tego typu urządzeniami można zaliczyć kontrolę wzorców przedseryjnych i porównanie ich z wartościami nominalnymi, rysunkami i planami bądź modelem CAD. Często wykorzystywane są również do przeprowadzania pomiarów kontrolnych w trakcie produkcji bez konieczności ściągania mierzonego elementu np. z obrabiarki. Ramiona pomiarowe służą również do precyzyjnego ustawiania maszyn czy mocujących je uchwytów. Nierzadko spotykane są także w firmach zajmujących się inżynierią odwrotną, gdzie na podstawie zebranych z pomiarów informacji i rejestracji unikatowych cech utworzony może zostać model CAD danej części czy całego produktu.

Niczym ramię człowieka

Choć na rynku ramiona pomiarowe oferuje wielu producentów, budowa wszystkich jest dość mocno zbliżona. Zresztą nazwa tego urządzenia nie wzięła się z przypadku. Nawiązuje ono bowiem do ręki człowieka– możemy odróżnić część ramieniową, łokieć, przedramię, a nawet dłoń.

W rzeczywistości ramię pomiarowe może składać się nawet z trzech podłużnych elementów, wykonanych najczęściej z włókna węglowego bądź (rzadziej) stopu aluminium o dużej sztywności i odporności na czynniki zewnętrzne (uszkodzenia mechaniczne, zmienna pogoda). Części te są połączone przegubem, który umożliwia dowolny obrót (zazwyczaj jest sześć osi obrotu) każdego z podłużnych elementów. W przegubach natomiast znajdują się enkodery kątowe, które odpowiadają za bardzo dokładne wyznaczenie położenia poszczególnych elementów ramienia. Na końcu ramienia zazwyczaj jest głowica pomiarowa z końcówką pomiarową, ale równie dobrze w tym miejscu może się znaleźć skaner laserowy. Na drugim końcu urządzenia najczęściej umieszczona jest przeciwwaga, która kompensuje masę ramienia i ułatwia obsługę urządzenia nawet jedną ręką. Niektóre ramiona pomiarowe mają ponadto uchwyty (przyssawki, mocowanie magnetyczne), dzięki którym można je przymocować do podłoża lub innych powierzchni, a także do specjalnych stojaków bądź wózków. Standardowo ramię podłącza się do komputera z odpowiednim oprogramowaniem, które automatycznie rejestruje współrzędne elementu.

Współczesne ramiona pomiarowe coraz częściej posiadają moduły komunikacyjne, dzięki którym możliwe jest przesyłanie danych z pomiaru bezpośrednio do komputera i porównywanie ich z danymi wyjściowymi. Połączenia realizowane są poprzez Bluetooth bądź złącze USB. Niektóre mają też wbudowany komputer z ekranem dotykowym, co pozwala na łatwiejszą obsługę oraz szybką reakcję w razie wystąpienia jakichś nieprawidłowości. Dlatego też na wyposażeniu urządzenia powinno znaleźć się odpowiednie oprogramowanie, na bieżąco rejestrujące współrzędne mierzonego elementu. Obecnie dostępne są uniwersalne programy, jak i dostarczane przez poszczególnych producentów takich rozwiązań.

Szybko, łatwo i przyjemnie

Dawniej przeprowadzenie pomiaru wymagało zabrania z taśmy produkcyjnej konkretnej części czy całego elementu w celu zbadania jego parametrów technicznych lub wymiarów zewnętrznych. Trwało to dość długo, co odbijało się na kosztach produkcji.

Obecnie pomiary przy użyciu ramienia pomiarowego wykonuje się na miejscu, niemalże w toku procesu produkcyjnego. Sama operacja nie należy do skomplikowanych. Operator powinien doprowadzić ramię do mierzonej części i za pomocą końcówki pomiarowej określić współrzędne punktu. Następnie w podobny sposób wyznacza się inne niezbędne punkty. Mając już takie dane, komputer wylicza wymiary mierzonych detali. W pomiarach kontrolnych często można się podeprzeć rysunkami konstrukcyjnymi mierzonego elementu zaimportowanymi z oprogramowania CAD.

Miejsce, z którego dokonuje się pomiarów, jest w dużej mierze uwarunkowane zasięgiem urządzenia. Standardowe rozwiązania mają zasięg od ok. 0,5 m do 4 m. Przy czym należy mieć na uwadze, że im dłuższe ramię, tym mniej precyzyjny pomiar można wykonać. Większa niedokładność wystąpi też z reguły w przypadku większego zakresu pomiaru.

Najczęściej wynik dla urządzenia o ramieniu nie dłuższym niż dwa metry może się wahać o ±15 do ±25 μm od rzeczywistego wymiaru. W przypadku dłuższych ramion te odstępstwa mogą sięgać nawet ±150 μm.

Nie tylko (szybki i łatwy) pomiar

Rosnąca popularność ramion pomiarowych w dużej mierze wynika z wielu zalet, jakie można przypisać tym urządzeniom. Możliwość ich przenoszenia sprawia, że pomiary da się wykonywać w hali produkcyjnej, w różnych jej częściach, a także na otwartym terenie. Niewielka masa ułatwia pracę operatora, który często musi sam dotrzeć do miejsca wykonywania pomiarów. Obsługę urządzenia ułatwiają takie elementy jak obracające się ramiona, przeciwwaga czy punkty mocujące, pozwalające zamontować ramię np. do podłoża.

Urządzenie wykonane jest najczęściej z włókien węglowych, co zapewnia jego dużą wytrzymałość mechaniczną i wymiarową stabilność temperaturową. Zaletą takiego rozwiązania są również czujniki na bieżąco kompensujące wpływ temperatury.

Zakres wykonywanych pomiarów można zwiększać w ich trakcie poprzez przestawienie ramienia. Przy okazji wymiany końcówki pomiarowej nie ma potrzeby dokonywania ponownej kalibracji urządzenia. Nowoczesne rozwiązania, idąc z duchem czasu, oferują nowe funkcjonalności, w tym przede wszystkim możliwość bezprzewodowej komunikacji z komputerem oraz zasilanie bateryjne. Obie te cechy eliminują liczbę niezbędnych przewodów, co poprawia obsługę samego urządzenia, jak i zwiększa bezpieczeństwo na stanowisku pracy.

Rynek współrzędnościowych ramion pomiarowych powinien w najbliższych latach dynamicznie się rozwijać, gdyż coraz więcej branż zwraca się w kierunku tego rozwiązania. A to z kolei będzie owocować poszerzaniem oferty dostępnych na rynku urządzeń pomiarowych, które będą dostosowywane do nowych stawianych przed nimi zadań.