Использование компьютерных технологий для контроля размеров и управления качеством

В последние годы все большее применение находит компью­терный контроль выпускаемой продукции. Заводы-изготовители тратят каждый год миллионы рублей на борьбу с различными дефектами, обнаруженными в созданных изделиях и на последующее их устранение для получения должного качества. От точности изготовления форм и размеров отдельных деталей изделия зависит его внешний вид, эксплуата­ционные характеристики, затраты на исправление брака.

Вследствие неуклонного ужесточения требований к качеству выпускаемой продукции развитие методов контроля приобретает все большее значение. Контроль обеспечивает обратную связь в технологической цепочке. Он позволяет выявить, какие измене­ния необходимо внести в технологический процесс. Контроль размеров деталей сложной геометрической формы с применением компьютера

Необходимость измерения деталей, имеющих сложную гео­метрическую форму, возникает в том случае, когда требуется из­готовить несколько образцов по макету, созданному вручную дизайнером, либо получить цифровую модель для дальнейшего использования при конструкторском проектировании, а также при проведении ремонтно-восстановительных работ, когда необ­ходимо заменить изношенную деталь сложной конфигурации. При этом форма вновь изготовленной детали должна учитывать особенности формы ответной ей детали.

Определенные трудности возникают при контроле точности изготовления деталей, имеющих сложную геометрическую фор­му, таких как: кузов автомобиля, крыло самолета; детали станков: кулачки, распределительные валы; инструменты: фасонные резцы, модульные фрезы; штампы и прессформы; формы для литья и т. п.

Различают прямую и обратную задачи технологии формооб­разования. Прямая задача - получение реальной формы, которая должна соответствовать математической модели (аналитический эталон). Обратная задача - получение математической модели (чертежа, аналитического эталона), описывающей реальную форму. Но цифровые значения координат, полученные в резуль­тате измерений, не решают полностью задачу воссоздания по­верхности сложной геометрической формы. В идеальном случае желательно было бы сравнить не два набора точек - измеренный и полученный по математической модели поверхности, а уравне­ния, описывающие эти поверхности. Восстановление геометрии детали по заданному облаку точек относится к задачам обратного инжиниринга.

Задача «оцифровки» поверхности заключается в получении координат некоторого множества точек реально существующей поверхности, по которым можно воспроизвести поверхность. На машиностроительных заводах «оцифровку» поверхностей обыч­но производят с помощью контрольно-измерительных машин. Они обеспечивают высокоэффективное и точное измерение де­талей за счет использования в их конструкции электронных кон­тактных головок, микропроцессорного управления приводами, аэродинамических подшипников и направляющих из гранита или керамики.

Измерение точных деталей рекомендуется производить в специальных помещениях, с постоянной температурой на стаци­онарных координатно-измерительных машинах. Однако в ряде случаев их использование невозможно или нецелесообразно, на­пример, при измерении крупногабаритных деталей, когда нет возможности доставить эти детали в специальное помещение.

Различают следующие основные погрешности при измере­нии детали:

- ошибка базирования измеряемой детали. Это приводит к несовпадению осей детали и исходной математической модели поверхности;

- влияние размеров мерительного щупа, которые могут ог­раничивать доступ к отдельным участкам измеряемой поверхности. При этом, необходимо учитывать возмож­ность изменения положения точки касания измеряемой поверхности.

Приборы для измерения размеров объекта (детали) можно подразделить на два типа: контактные и бесконтактные. Первые подразумевают наличие механического устройства - «щупа», при помощи которого оператору или в компьютер передаются коор­динаты измеряемых точек. Система позиционирования и опре­деления координат таких приборов построена на основе показа­ний механических датчиков, аналогичных тем, что используются в оптико-механических манипуляторах «мышь». От точности этих датчиков и зависит точность работы прибора пространст­венного сканирования в целом. В качестве бесконтактных при­боров используют ультразвуковые, электромагнитные и лазерные сканеры. В них используется система ввода координат тела и ал­горитмы создания пространственных каркасов.