PL224239B1 - Sposób wymiarowania oraz urządzenie do wymiarowania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób automatycznego i bezdotykowego wymiarowania, szczególnie w procesach kontroli jakości oraz urządzenie do automatycznego bezdotykowego wymiarowania szczególnie w procesach kontroli jakości a zwłaszcza w przemyśle metalurgicznym.

Znane są sposoby bezdotykowego wymiarowania obiektów przestrzennych trójwymiarowych za pomocą mikrometrów optycznych lub mierników konfokalnych, jak na przykład produkcji Firmy Micro-Epsilon. Mierniki te charakteryzują się dużą precyzją pomiaru, jednak pozwalają na dokonanie jednorazowo pomiaru jednego parametru mierzonego obiektu, postawionego na ruchomym podłożu, umożliwiającym obrót mierzonego obiektu. Aby dokonać pomiaru kolejnego parametru mierzonego obiektu należy albo zmienić położenie mierzonego obiektu albo zmienić położenie miernika. Taki sposób wymiarowania powoduje zmniejszenie precyzji pomiaru, utrudnia stworzenie przestrzennego modelu mierzonego obiektu oraz wydłuża czas wykonania czynności. Wymiarowanie według znanych sposobów jest trudne w przypadkach konieczności wyznaczenia na przykład osi symetrii mierzonego obiektu, czy najniżej położonego punktu we wklęsłych częściach mierzonego obiektu, szczególnie w powiązaniu z położeniem względem osi symetrii mierzonego obiektu.

Sposób automatycznego bezdotykowego wymiarowania oraz urządzenie do wymiarowania według wynalazku eliminują niekorzystne zjawiska w postaci: błędów popełnianych przez obsługę, między innymi poprzez eliminację procesu pozycjonowania; kompensację błędów pomiarowych powstałych na skutek zjawiska bicia osiowego mimośrodu obrotnicy; ponadto eliminują konieczność pokrycia środka zakresu pomiarowego miernika z osią rotacji obrotnicy czyli konieczność precyzyjnego ustawienia mierzonego obiektu w danej pozycji. Kolejne zalety jakie wynikają ze sposobu wymiarowania według wynalazku to możliwość bezbłędnego ustalenia poszukiwanych parametrów mierzonego obiektu jak na przykład maksymalna wysokość w punkcie lub maksymalna głębokość w punkcie z ustaleniem dna wgłębienia i jego dokładnym położeniem nawet w nierównych podłożach, prowadzenie pomiaru całkowicie bezdotykowo, nieograniczony dostęp do powierzchni mierzonych obiektu mierzonego oraz maksymalna eliminacja więzów w procesie wymiarowania do jednego. Ponadto przy zastosowaniu oprogramowania można dokonywać innych pożądanych pomiarów danego obiektu.

Sposób automatycznego i bezdotykowego wymiarowania według wynalazku polega na tym, że dokonuje się ustalenia położenia osi układu pomiarowego bezdotykowego miernika wysokości względem osi obrotu Z podstawy, przy czym podstawa jest dodatkowo ruchoma w płaszczyźnie X oraz Y, następnie mierzony obiekt umieszcza się na podstawie w zakresie obszaru roboczego miernika, następnie obraca się podstawę o kąt a, i dokonuje osiowania mierzonego obiektu, następnie w oparciu o dane o położeniu mierzonego obiektu względem podstawy mierzony obiekt zostaje automatycznie pozycjonowany względem bezdotykowego miernika wysokości, tak aby oś mierzonego obiektu znajdowała się na przedłużeniu osi układu pomiarowego bezdotykowego miernika wysokości, następnie dokonuje się pomiaru wysokości maksymalnej lub minimalnej mierzonego obiektu punktowo lub w sposób ciągły poprzez interpolację kołową w wyniku złożenia syn chronicznego ruchu podstawy w płaszczyźnie X oraz Y. Wyniki pomiarów są ustalane, przekazywane, gromadzone i przetwarzane z zastosowaniem programu komputerowego oraz wyniki pomiarów są przekazywane, gromadzone i przetwarzane z zastosowaniem maszyn liczących. Sterowanie poszczególnymi czynnościami wymiarowania dokonywane jest przy zastosowaniu dedykowanego oprogramowania do maszyn liczących. Urządzenie do automatycznego i bezdotykowego wymiarowania zbudowane z podstawy, napędów, mierników, oraz maszyny liczącej znamienne tym, że miernik jest umieszczony na podstawie poziomo za pośrednictwem napędu liniowego osi Z a czujnik do pomiaru wysokości jest umieszczony na podstawie za pośrednictwem drugiego napędu liniowego osi Z, przy czym napęd obrotowy jest umieszczony na napędzie liniowym osi X oraz osi Y a czujniki oraz napędy są połączone z maszyną liczącą. Miernik korzystnie stanowi mikrometr optyczny a miernik do pomiaru wysokości korzystnie stanowi czujnik konfokalny. Napędy liniowe charakteryzują się dokładnością pozycjonowania mniejszą niż 1 μm i napęd obrotowy charakteryzuje się dokładnością pozycjonowania mniejszą niż 1 μm. Maszynę liczącą stanowi korzystnie komputer wraz z dedyk owanym programem.

Przykład rozwiązania według wynalazku przedstawiony jest na rysunku fig. 1, w widoku perspektywicznym.

PL 224 239 B1

W przykładowym urządzeniu do automatycznego i bezdotykowego wymiarowania według wynalazku, rama 1 stanowi metalową podstawę z dodatkowymi wspornikami. Na ramie 1 umieszczony jest napęd liniowy 7, na którym umieszczona jest podstawa 6. Ponadto miernik 3 mikrometr optyczny jest przymocowany do ramy 1 za pomocą napędu liniowego 2 a bezdotykowy czujnik do pomiaru wysokości 4 czujnik konfokalny jest umieszczony na ramie 1 za pośrednictwem drugiego napędu liniowego 5. Na ramie umieszczone są moduły sterujące oraz standardowe gniazda do połączeń z zasilaniem oraz do wymiany danych w formie elektronicznej.

Procedura pomiaru przebiega w ten sposób, że przed dokonaniem pomiaru zostaje dokonane ustalenie położenia osi czujnika konfokalnego 4, względem osi obrotu Z podstawy 6. Następnie mierzony obiekt umieszcza się na podstawie 6 możliwie najbliżej jej osi obrotu Z w zakresie obszaru roboczego mikrometru optycznego 3, następnie obraca się podstawę 6 o kąt a, i dokonuje osiowania mierzonego obiektu. W oparciu o dane o położeniu mierzonego obiektu względem podstawy 6 mierzony obiekt zostaje automatycznie pozycjonowany względem osi czujnika konfokalnego 4, tak aby oś mierzonego obiektu znajdowała się na przedłużeniu osi czujnika konfokalnego 4. Następnie dokonuje się pomiaru wysokości maksymalnej lub minimalnej mierzonego obiektu punktowo lub w sposób ciągły poprzez interpolację kołową w wyniku złożenia synchronicznego ruchu podstawy w płaszczyźnie X oraz Y. Całość urządzenia jest sterowana elektronicznie własnymi sterownikami przypisanymi do poszczególnych napędów.

Dla przyspieszenia i ułatwienia pracy urządzenie można podłączyć poprzez standardowe porty do komputera, celem opracowania procedury pomiarowej oraz zbierania i analizowania wyników za pomocą dedykowanego oprogramowania.

Procedurę wymiarowania można dowolnie modyfikować poprzez zmianę parametrów urządzeń oraz modyfikację oprogramowania. Urządzenie można doposażać w dowolne potrzebne mechanizmy lub czujniki.

Claims (10)

1. Sposób automatycznego i bezdotykowego wymiarowania, znamienny tym, że dokonuje się ustalenia położenia osi układu pomiarowego bezdotykowego czujnika do pomiaru wysokości (4) względem osi obrotu Z podstawy (6), przy czym podstawa (6) jest dodatkowo ruchoma w płaszczyźnie X oraz Y, następnie mierzony obiekt umieszcza się na podstawie (6) w zakresie obszaru roboczego miernika (3), następnie obraca się podstawę (6) o kąt a, i dokonuje osiowania mierzonego obiektu, następnie w oparciu o dane o położeniu mierzonego obiektu względem podstawy (6) mierzony obiekt zostaje automatycznie pozycjonowany względem bezdotykowego czujnika do pomiaru wysokości (4), tak aby oś mierzonego obiektu znajdowała się na przedłużeniu osi układu pomiarowego bezdotykowego czujnika do pomiaru wysokości (4), następnie dokonuje się pomiaru wysokości maksymalnej lub minimalnej mierzonego obiektu punktowo lub w sposób ciągły poprzez interpolację kołową w wyniku złożenia synchronicznego ruchu podstawy w płaszczyźnie X oraz Y.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyniki pomiarów są ustalane, przekazywane, gromadzone i przetwarzane z zastosowaniem programu komputerowego.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyniki pomiarów są przekazywane, gromadzone i przetwarzane z zastosowaniem maszyn liczących.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sterowanie poszczególnymi czynnościami wymiarowania dokonywane jest przy zastosowaniu dedykowanego oprogramowania do maszyn liczących.

5. Urządzenie do automatycznego i bezdotykowego wymiarowania zbudowane z podstawy, napędów, mierników, oraz maszyny liczącej, znamienne tym, że miernik (3) jest umieszczony na ramie (1) poziomo za pośrednictwem napędu liniowego (2) osi Z a bezdotykowy czujnik do pomiaru wysokości (4) jest umieszczony na ramie (1) za pośrednictwem drugiego napędu liniowego (5) osi Z, przy czym podstawa (6) jest umieszczona na napędzie liniowym (7) osi X oraz osi Y a miernik (3) i czujnik do pomiaru wysokości (4) oraz napędy (2), (5), (6) i (7) są połączone z maszyną liczącą.

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że miernik (3) korzystnie stanowi mikrometr optyczny.

7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że miernik do pomiaru wysokości (4) korzystnie stanowi czujnik konfokalny.

PL 224 239 B1

8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że napędy liniowe (2), (5) i (7) charakteryzują się dokładnością pozycjonowania mniejszą niż 1 μm.

9. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że napęd obrotowy (6) charakteryzuje się dokładnością pozycjonowania mniejszą niż 1 μm.

10. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że maszynę liczącą stanowi korzystnie komputer wraz z dedykowanym programem.