Za prekursora metrologii współrzędnościowej przyjmuje się dziś firmę DEA, która już w 1963 r. zaprezentowała pierwszą maszynę wykonującą pomiar 3D. Od tego czasu technika pomiarów przemysłowych cały czas prężnie się rozwija i podbija kolejne branże. Według ostrożnych szacunków globalna produkcja współrzędnościowych maszyn pomiarowych przekroczyła już jakiś czas temu pół miliona egzemplarzy i zmierza ku kolejnej barierze, jaką jest milion wyprodukowanych maszyn.

Współrzędnościowa technika pomiarowa w toku ciągłych zmian

Zarówno maszyny, jak i całe procesy pomiarowe w technice współrzędnościowej poddawane są ciągłym przeobrażeniom, czego efektem są coraz lepsze, czyli dokładniejsze, szybsze i bardziej wydajne, urządzenia pomiarowe. Na przestrzeni kilku dekad największą zmianą było przejście od manualnego sterowania taką maszyną – kiedy to jej operator przy pomocy drążka manipulatora przesuwał głowicę dokonującą pomiaru i zapisywał zmierzone współrzędne, a następnie komputer wykonywał odpowiednie obliczenia – do pomiarów automatycznych.

Współczesne maszyny współrzędnościowe ze sterowaniem CNC są w stanie wykonać pomiary już całkowicie automatycznie. Rola operatora sprowadza się jedynie do jej uruchomienia i wprowadzenia odpowiedniego programu do pamięci komputera sterującego maszyny wraz ze zdefiniowanym zadaniem. Sam pomiar dokonuje się już w cyklu automatycznym, głowica maszyny napędzana jest odpowiednimi silniczkami, a operator otrzymuje na komputerze bądź w formie gotowego wydruku wyniki pomiarów.

O ile sama konstrukcja takiej maszyny, jak i jej generalna zasada działania nie uległy diametralnej modyfikacji na przestrzeni ostatnich lat, o tyle niektóre jej elementy składowe zmieniają się bardziej dynamicznie. Doskonałym tego przykładem są głowica pomiarowa, sterowniki oraz stosowane oprogramowanie, które bardzo często jest dziś zintegrowane z systemami CAD/CAM i pozwala na szybką analizę otrzymanych wyników. W przypadku głowic obserwujemy ich dynamiczny rozwój oraz specjalizację uzależnioną głównie od przedmiotu pomiaru (głowice stykowe i bezstykowe, impulsowe i skaningowe oraz najnowsze głowice laserowe).

– Ostatnie zmiany, jakie zaszły w technice pomiarów współrzędnościowych, dotyczyły przede wszystkim szybkości, ilości oraz sposobu przetwarzania pozyskiwanych danych pomiarowych – wyjaśnia Witold Siemieniako z Hexagon. – Wiązało się to nie tylko z przyspieszeniem samej robotyzacji produkcji, ale też z integracją procesu pomiarowego z procesem produkcyjnym, łącznie z fazą projektowania.

Sam proces dochodzenia do wyników coraz częściej polega na bezdotykowym pozyskiwaniu danych przy zastosowaniu różnego rodzaju głowic optycznych. Wyraźnej ewolucji podlega forma przedstawiania wyników. – Z typowo tabelkowej wersji najpierw została ona poszerzona, a z czasem nawet zastąpiona przez formę graficzną, tzw. kolorową mapę odchyłek, aby w ostatnich latach przejść do formy statystycznej, wykorzystywanej do sterowania procesem produkcji, tak by przewidzieć powstawanie odchyłek i im zapobiec – tłumaczy Witold Siemieniako.

Coraz większy zakres zastosowań współrzędnościowych maszyn pomiarowych

Duża wszechstronność współrzędnościowych maszyn pomiarowych, wynikająca z uniwersalności oprogramowania i bogatego wyposażenia pozwalającego na zmierzenie przedmiotów o różnych, bardzo skomplikowanych kształtach, sprawia, że technika ta z powodzeniem stosowana jest w większości gałęzi przemysłu, które potrzebują dokonywania pomiarów.

- Największą naszą grupę odbiorców stanowią firmy z branż związanych z przemysłem samochodowym, lotniczym oraz maszynowym – mówi Witold Siemieniako. – Zależnie od kraju mogą to być jednak bardzo różne gałęzie przemysłu, np. wytwarzanieprecyzyjnych części dla przemysłu, urządzeń medycznych czy też produkcja zegarków.

Na szeroki przekrój branż jako docelowych odbiorców zwraca też uwagę Maurycy Kozłowski, doradca do spraw metrologii w Oberon 3D: – Z racji szerokiego zakresu asortymentu, jaki implementujemy u naszych klientów, oraz uniwersalności zastosowań samej techniki współrzędnościowej istotny jest dla nas przekrój przez różnorodne branże: od przemysłu meblarskiego poprzez medyczny do lotniczego. Niemniej możemy oczywiście wyróżnić obszary, gdzie zapotrzebowanie na urządzenia klasy CMM/PCMM jest szczególnie widoczne. Z pewnością należy do nich branża automotive. Ta zależność ma charakter globalny, w Polsce tym wyraźniej zauważalny, że dyktowany naszym szczególnym udziałem w rynku poddostawców przemysłu samochodowego – tłumaczy.

Kierunek przyszłych zmian pomiarów współrzędnościowych

Nikogo nie powinno specjalnie dziwić, że technika pomiarów współrzędnościowych będzie podążać w kierunku wytyczanym przez zmiany w przemyśle. Pomiary są integralną częścią procesu produkcyjnego i w ogromnej większości przypadków wykorzystuje się je do ulepszenia tego procesu. Rozwój metrologii przemysłowej jest więc w naturalny sposób powiązany z wymaganiami stawianymi przez techniki wytwarzania.

Jeśli te są coraz bardziej wydajne i dokładne, podobny kierunek rozwoju przyjmuje technika pomiarowa, dążąc do zwiększenia przepustowości maszyn pomiarowych z zachowaniem oczekiwanych dokładności.

– Przykładem takich tendencji może być rosnący udział w rynku maszyn multisensorycznych. Zastosowanie maszyny OGP wiodącego producenta tego typu urządzeń pozwala na użycie w jednym automatycznym planie kontrolnym wielu sensorów (np. kamery, sondy stykowej i sensora laserowego) programowanych z poziomu jednego wspólnego środowiska. Pomiar wielu charakterystyk na jednym urządzeniu w pojedynczym cyklu CNC to obserwowany trend w metrologii przemysłowej – wyjaśnia Maurycy Kozłowski z Oberon 3D.

Na nieco inny aspekt rozwoju branży pomiarów przemysłowych z wykorzystaniem wspomnianych maszyn zwraca uwagę przedstawiciel firmy Hexagon. Według niego w obliczu czwartej rewolucji przemysłowej niezwykle ważne będą odpowiednio szybkie analizy i przetworzenie pozyskanych danych.

– W tym celu pozyskiwane z pomiarów dane muszą być jak najszybciej przetworzone w dane korygujące poszczególne etapy produkcji. Koncepcja Przemysłu 4.0 staje się więc kluczowym zagadnieniem przy wykonywaniu pomiarów. Bardzo pomocnym narzędziem jest tu oprogramowanie statystyczne, które potrafi opracować dane czytelne zarówno dla operatora, jak i dla innego urządzenia wyposażonego w interfejs odczytu – dodaje Witold

Postępujący na naszych oczach rozwój przemysłu, coraz nowsze i bardziej skomplikowane technologicznie urządzenia oraz procesy produkcyjne będą coraz częściej wymuszać używanie współrzędnościowych maszyn pomiarowych, dzięki którym możliwe będzie wykonywanie pomiarów elementów o nietypowych kształtach i różnych powierzchniach. Rosnąć będzie też popyt na urządzenia w pełni zautomatyzowane i zintegrowane z linią produkcyjną, co pozwoli przyspieszyć cały proces produkcyjny.

Szybkość i dokładność pomiarów będą implikować tempo i kierunek zmian w rozwoju współrzędnościowych maszyn pomiarowych. Zauważalny jest też trend minimalizacji tego typu urządzeń, dzięki czemu maszyny takie staną się bardziej dostępne również dla mniejszych firm.