Czy automatyzacja na stałe zagości w metrologii przemysłowej?

Automatyzacja na stałe w metrologii przemysłowej Adobe Stock – oyoo

Żeby zapewnić najwyższą jakość, precyzję i powtarzalność procesów obróbczych, niezbędne są nie tylko coraz doskonalsze maszyny obróbcze. Konieczne są również zaawansowane i niezawodne systemy kontrolno-pomiarowe, które coraz częściej zapewniają również kontrolę w czasie rzeczywistym. Nowoczesne urządzenia pomiarowe są bowiem w stanie wykryć nawet minimalne odchylenia, które mogą być kluczowe z punktu widzenia jakości finalnego produktu.

Współrzędnościowa technologia pomiarowa jest wciąż stosunkowo młodą gałęzią w metrologii przemysłowej. Mimo to dzięki licznym zaletom jej rola nieustannie wzrasta. Współrzędnościowe maszyny pomiarowe zapewniają bowiem przede wszystkim dużą precyzję i powtarzalność pomiarów, wysoką wydajność, a przy tym są uniwersalnymi urządzeniami.

Powiązane firmy

Do katalogu zalet należy też dodać możliwość automatyzacji i digitalizacji pomiarów. Z kolei stosowane oprogramowanie, które bardzo często jest dziś zintegrowane z systemami CAD/CAM, pozwala na szybką i dokładną analizę otrzymanych wyników.

Od pomiaru do kontroli

Jak przypomina Witold Siemieniako, general manager w Hexagon Manufacturing Intelligence, pierwsza współrzędnościowa maszyna pomiarowa wyprodukowana przez firmę DEA w 1963 r. miała za zadanie pomiar części składowych karoserii samochodowych w układzie współrzędnych umiejscowionym poza danymi częściami.

Maszyna ta realizowała więc 2 główne cele. Po pierwsze, bezpośrednie odróżnienie części zgodnych wymiarowo z założeniem konstrukcyjnym. Po drugie, pośrednio stwierdzenie przydatności danej części jako składowej większej konstrukcji. Natomiast podpowiedzią dotyczącą dalszego rozwoju była pełna nazwa, tj. Digital Electronic Automation, która wskazywała kierunek rozwoju tej nowatorskiej technologii.

Te dwa główne założenia nie zmieniły się do dzisiaj. Natomiast wraz z rozwojem cyfrowej obróbki danych wyewoluowały w trzeci bardzo waży aspekt – kontrolę procesu produkcyjnego.

Polega on na zbieraniu danych i ich sprzężeniu zwrotnym z poprzednimi etapami produkcji (np. obróbką mechaniczną, plastyczną lub podobnymi) w celu korekty parametrów danej obróbki. Taki proces jest też bardziej złożony i może polegać na bezpośredniej korekcie lub (bazując na obróbce statystycznej danych) może dokonywać korekty wtedy, gdy proces produkcyjny zbliża się do granic założonych tolerancji geometrycznych – wyjaśnia Witold Siemieniako.

Prawidłowo wykorzystywana współrzędnościowa maszyna pomiarowa, która uczestniczy w dzisiejszych procesach wytwarzania, pozwala poprzez korektę danych zapobiegać powstawaniu nadmiernej ilości braków. 

Natomiast w jeszcze bardziej zaawansowanym stadium, wyposażona w oprogramowanie do statystycznej obróbki danych, może kontrolować proces produkcyjny. To szczególnie ważne w procesach wielkoseryjnych, w których przewidywalność jest podstawą jego dochodowości – dodaje general manager w firmie Hexagon Manufacturing Intelligence.

Pomiary współrzędnościowe coraz doskonalsze

Na przestrzeni ostatnich lat współrzędnościowa technologia pomiarowa, a także wykorzystywane do tych pomiarów urządzenia i systemy ulegały bardzo dużym przeobrażeniom. Największą zmianą było przejście od manualnego sterowania taką maszyną do sterowania CNC i pomiarów w pełni automatycznych. Operator takiej maszyny odpowiada jedynie za jej uruchomienie i wprowadzenie odpowiedniego programu do pamięci komputera sterującego maszyny, ze zdefiniowanym wcześniej zadaniem.

Wprawdzie ogólna konstrukcja i zasada działania maszyny współrzędnościowej nie uległy poważnym zmianom, ale już niektóre jej części zmieniły się diametralnie. To przede wszystkim głowice pomiarowe, które zapewniają pomiar odpowiednio dużej liczby punktów w czasie, który jest dostosowany do szybkości procesu produkcyjnego.

Widoczna jest także specjalizacja tych głowic, które są coraz lepiej dopasowane do przedmiotu pomiaru. Dostępne są głowice stykowe i bezstykowe, impulsowe i skaningowe, a także najbardziej zaawansowane głowice laserowe.

Równie duży postęp techniczny można zaobserwować w obszarze sterowania, elektroniki i oprogramowania maszyn współrzędnościowych. Dla przykładu, nowoczesne sterowniki zapewniają płynniejsze ruchy głowicy, dzięki czemu zwiększają dokładność pomiaru. Z kolei nowoczesne oprogramowanie CAD/CAM pozwala na szybszą i pełniejszą analizę zgromadzonych danych pomiarowych.

Od nieco ponad dekady na popularności zyskują również współrzędnościowe maszyny, które są wyposażone w ramiona pomiarowe. To zasługa przede wszystkim korzyści, jakie zapewnia stosowanie ramienia pomiarowego. Maszyna pomiarowa staje się bowiem dużo bardziej mobilna, a dzięki temu łatwiej ją użyć do pomiarów bezpośrednio w halach produkcyjnych.

Dzięki możliwości zastosowania sondy stykowej lub bezstykowej jest dużo bardziej uniwersalna. Można ją więc wykorzystać także do pomiaru przedmiotów o nieregularnych kształtach, wiotkich czy refleksyjnych. Ramiona pomiarowe stosuje się obecnie w bardzo różnych branżach i praktycznie na wszystkich etapach produkcji (przy wdrażaniu prototypu, inspekcji półwyrobów i kontroli produktu końcowego).

Jaka przyszłość pomiarów przemysłowych?

Metrologia przemysłowa cały czas ewoluuje, co nie powinno dziwić, jeśli wziąć pod uwagę dynamiczne zmiany, które zachodzą w obszarze produkcji przemysłowej, a także pojawianie się coraz bardziej zaawansowanych technologii. Również urządzenia pomiarowe będą zmierzały w kierunku w pełni zautomatyzowanych procesów i integracji z systemami produkcyjnymi – co zresztą jest zgodne z ideą Przemysłu 4.0.

Z całą pewnością w procesach kontrolnych dominować będą współrzędnościowe maszyny pomiarowe, których możliwości technologiczne powinny się jeszcze bardziej zwiększyć. Nie oznacza to jednak, że dostępna będzie wyłącznie technologia współrzędnościowa.

Jak podkreśla Witold Siemieniako, musimy tu bowiem odróżnić produkcję małoseryjną i wielkoseryjną. Przy tej drugiej trudno wyobrazić sobie proces produkcyjny, w którym nie używa się współrzędnościowych, wielofunkcyjnych urządzeń pomiarowych, które działają w sposób zautomatyzowany, a rola człowieka jest zredukowana praktycznie tylko do ich nadzoru.

Sprawa ma się jednak całkowicie inaczej przy produkcji małoseryjnej, w której z definicji udział człowieka jest większy. W takich środowiskach produkcyjnych narzędzia konwencjonalne, które nie wymagają programowania, mają swoją dobrze zdefiniowaną rolę w procesach – mówi Witold Siemieniako. – I chociaż również one coraz bardziej są wyposażone w elektronikę, która ułatwia archiwizowanie danych pomiarowych, nadal będą niezbędne w procesie produkcji, a jeszcze bardziej na etapie jej przygotowania. Wspomniana tendencja wyposażania tych narzędzi w elektronikę pozwala wyeliminować błąd odczytu danych (błędy ludzkie) i w taki sposób pomaga im przetrwać na rynku. Natomiast ich niski koszt sprawia, że są i wciąż będą szeroko dostępne i stosowane.

Artykuł ukazał się w czasopiśmie

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę