Журнал «Контроль качества продукции», август 2023
Рубрика: Научные изыскания и разработки
Автор(ы): А.Ю. Бурова, Е.С. Умникова
Рассмотрены вопросы, связанные с исследованием возможностей импортозамещения программного обеспечения контроля качества продукции. На основе программного моделирования показана возможность создания отечественных алгоритмов снижения погрешности (анэррорики) контроля качества деталей сложной формы за счет применения координатно-измерительных машин и упорядочения разработки измерительных программ для них. Вопросы, связанные с исследованием возможностей анэррорики измерений параметров таких деталей, авторы предполагают рассмотреть в следующей статье.
Ужесточение антироссийских санкций постоянно стимулирует реализацию отечественной программы импортозамещения. Сложность этой проблемы в отношении продукции машиностроения сделала исследования возможностей аппаратно-программного обеспечения контроля качества различных деталей сложной формы особенно актуальными. Разработка анэррорики[1] такого контроля может и должна способствовать импортозамещению его программного обеспечения в условиях цифровой трансформации экономики, предусматривающей аппаратно-программную реализацию методов и алгоритмов обработки результатов измерений и
контроля на элементной базе микроэлектроники [1–3].
Актуальность представленного в статье исследования заключается в том, что вследствие тенденции повышения качества возникла необходимость постоянно совершенствовать работу подразделений производственного предприятия по определению соответствия различных деталей заданным размерам и допускам, установленным в конструкторской документации. Оно проводилось с целью определения порядка разработки измерительных программ для координатно-измерительных машин (КИМ). При этом использованы методы программно-аппаратного моделирования.
Результаты исследования на основе программного моделирования показали и подтвердили возможность снижения погрешности (анэррорики) контроля качества деталей сложной формы за счет применения КИМ и упорядочения разработки измерительных программ КИМ в различных областях науки и техники, где требуется точное измерение геометрических параметров таких деталей.
Важными параметрами методов измерения деталей сложной формы являются количество измеряемых точек и их расположение на поверхности таких деталей. Эти параметры влияют на конечную точность измерения. Определение оптимального количества измеряемых точек позволяет значительно повысить эффективность использования КИМ в производственных условиях и обеспечить требуемую точность контроля качества деталей сложной формы.
Для правильного функционирования КИМ и получения достоверных результатов измерений необходимо выполнять их в заданном порядке при соблюдении соответствующего алгоритма и наличии четких требований к работе на КИМ. Раньше оператор был вынужден записывать и обрабатывать выходные данные вручную. Теперь специальное программное обеспечение облегчает его работу.
Шестиосевые КИМ оснащены специализированным программным обеспечением, благодаря которому есть возможность проводить измерения любых видов деталей с точностью до 2 мкм, а проблема с отсутствием зарубежных комплектующих сводится к минимуму.
Код программы для КИМ пишется на специальном языке программирования при использовании соответствующего программного обеспечения. Команды перемещают чувствительный зонд относительно измеряемого объекта. Скорость написания зависит не только от модели КИМ, но и от профессионализма оператора, выполняющего измерения.
Чтобы интегрировать систему контроля измерений в потоки информации на современных компьютеризированных производствах используются различные форматы интерфейсов для обмена данными с общими системами CAD (Computer-aided design). Последней разработкой здесь является обменная спецификация определения размеров Dimensional Measurement Interchange Specification (DMIS). Эта спецификация обеспечивает использование данных CAD-моделей при написании управляющих программ для КИМ.
Изначально КИМ разрабатывались для использования в помещениях, температура и влажность в которых должны были быть отрегулированы до определенных показателей. Для того, чтобы измерительные инструменты можно было использовать непосредственно в производстве, производители усовершенствовали конструкцию КИМ, сократив время на проверку изготавливаемых изделий. Теперь переменные условия окружающей среды не являются помехой для проведения высокоточных измерений.
Предлагается упорядочить разработку измерительных программ КИМ для снижения погрешности контроля качества деталей сложной формы с целью повышения конкурентоспособности и конкурентопригодности этой продукции отечественного производства. Такая анэррорика контроля качества может и должна обеспечивать замещение импортных деталей сложной формы отечественными в изделиях автопрома, авиапрома, машиностроения и судостроения Российской Федерации.
Сотрудник, работающий с КИМ, должен неукоснительно следовать должностным инструкциям. Перед работой ему необходимо проверить рабочую поверхность и безопасность условий, затем — правильность установки датчика. Далее следует убедиться, что подача воздуха осуществляется в рабочем режиме. Если давление слишком низкое, нужно проверить источник сжатого воздуха и устранить неисправность прежде, чем продолжить работу. Метрологической службой предоставляется комплект документов для написания измерительной программы. В него входят служебная записка, подтверждающая заказ на осуществление измерения и подготовку программы, элементы конструкторской документации (чертеж), а также другие необходимые для ознакомления с деталью материалы.
В соответствии с руководством по эксплуатации КИМ выбирается базовая поверхность, от которой будет проводиться измерение. При необходимости деталь устанавливается на специальные подставки (призмы) или зажимается в тиски, затем вручную с помощью щупа вводятся начальные точки, плоскости и/или окружности, помогающие построить начало координат. Это делается с учетом набора соответствующих размеров для проведения дальнейших измерений с соблюдением принципа единства конструкторской, технологической и измерительной баз. Необходимо регулировать скорость перемещения щупа, чтобы избежать его столкновения с деталью. Далее машина переводится в автоматический режим для построения контролируемой поверхности по всем прописанным координатам. Они определяются по чертежам либо при помощи математической (геометрической) модели.
При помощи КИМ можно измерить геометрические параметры (линейные, угловые и радиальные размеры), определить отклонения формы и взаимного расположения поверхностей (радиальное и торцевое биение, отклонения от соосности, круглости, цилиндричности, плоскостности, перпендикулярности, конусности и др.) с точностью до нескольких микрометров.
Для обеспечения высокой точности измерений в цеховых КИМ применяются системы компенсации погрешностей, которые возникают в отдельных элементах КИМ, таких как перемещения, тепловые и упругие деформации, вибрации, погрешности изготовления и т. д. Уменьшение этих погрешностей может быть достигнуто различными способами, включая управление температурой окружающей среды и базовых элементов, изоляцию источников теплоты, экспертизу температурных деформаций с определением необходимых компенсаций и разработку термически симметричных конструкций КИМ.
Важной частью цеховых КИМ являются измерительные головки, которые позволяют определять координаты точки касания относительно центра шара щупа в плоскости, перпендикулярной оси щупа. Головки и щупы бывают различных размеров и назначений, что позволяет повысить производительность и осуществлять измерения труднодоступных поверхностей и тонкостенных элементов. Цеховые КИМ обычно имеют компенсацию температурных погрешностей на основе программной обработки данных температурных датчиков, устанавливаемых на элементах конструкции измерительной машины, с определением необходимых компенсаций для каждой оси перемещения измерительной головки. Это позволяет обеспечить высокую точность измерений в широком диапазоне температур.
На базовой части КИМ непосредственно осуществляется процесс измерения, т. е. производится отсчет координат точек поверхности. В состав базовой части входит механическая часть, материализующая систему координат и включающая прецизионные узлы координатных перемещений, устройства для установки измеряемой детали, узлы для поддержания горизонтального положения и виброизоляции, измерительная головка, электромеханические приводы, измерительные преобразователи линейных перемещений и т. д.
Использованная литература:
1. Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы «ALTERA». Элементная база, система проектирования и языки описания аппаратуры. — М.: ДМК Пресс, 2016. — 576 с.
2. Витязев С.В. Цифровые процессоры обработки сигналов: Уч. пособие. — М.: Горячая линия. Телеком, 2017. — 100 с.
3. Бурова А.Ю. Методы и устройства, позволяющие уменьшать число операций умножения в алгоритмах цифровой обработки сигналов. — М.: Доброе слово и Ко, 2023. — 162 с.
[1] Термин «анэррорика» много лет используется в научной литературе для обозначения совокупностей методов и устройств снижения погрешности обработки результатов измерений и контроля (3).
**
РИА «Стандарты и качество»
Тел. +7 (495) 771-66-52, пишите на e-mail: podpiska@mirQ.ru
или оставляйте заявку на нашем сайте https://ria-stk.ru
Присоединяйтесь к сообществам издательства «Стандарты и качество»:
Яндекс Дзен: https://dzen.ru/riastk
YouTube: https://www.youtube.com/channel/UCvW86WE6yIaFNZqK5swi70A
#СТандартыиКачество #КонтрольКачестваПродукции #ККП