5.5 Методика измерений на КИМ

Методика представляет собой процедуру (алгоритм) измерений – рекомендуемое число точек, их расположение на контролируемой поверхности, последовате6льность и скорость движения датчика касания, набор расчетных моделей, математически описывающих  взаимосвязь координат измеренных точек с определяемыми  линейно-угловыми параметрами детали (линия, окружность, расстояние между отверстиями и т.д.).

Алгоритм измерения и расчеты измеренных параметров обеспечиваются специальным метрологическим программным обеспечением (ПО),  В настоящее время наработано несколько метрологических ПО,  которые применяют на разных КИМ. В соответствие с заданной управляющей программой стратегией измерений в ручном или автоматическом режиме измеряют координаты отдельных точек, на контролируемой поверхности. Перемещение измерительного наконечника датчика касания программируется к системе координат детали (СКД), образуемой ее базами. В тех случаях, когда размеры и расположение отдельных элементов детали заданы относительно разных баз, у одной детали может быть несколько систем координат. Хотя более правильно изменить чертеж детали и постараться задать все размеры от одной базы, если это возможно. Главная СКД привязывается к системе координат машины (СКМ) с помощью математического базирования. Эта процедура заключается в расчете расположения (СКД) по предварительно измеренным базовым точкам детали в системе координат КИМ и последующей трансформацией координат  точек других элементов детали из СКМ в СКД. Математическое базирование может производиться в ручном режиме (например, с помощью джойстика), если измеряемые детали свободно расположены на столе или в автоматическом режиме, если деталь находится в приспособлении в определенном месте стола.

При разработке алгоритма измерения элементов детали следует учесть, что количество измеряемых точек должно быть больше или равно минимально необходимого числа точек для определения размера элемента. Для прямой линии должно быть  не мене двух точек, для окружности и плоскости не менее трех и т.д. Чем больше количество измеряемых элементов, тем выше точность, так как учитывается отклонение формы.  Таким образом, построены все метрологические ПО – они обеспечивают многоточечный контроль измеряемого элемента. Однако увеличение количества измеряемых точек снижает производительность контроля, поэтому в каждом конкретном случае количество точек должно быть минимальным, но обеспечивающим необходимую точность измерения.

После проведения математического базирования по координатам точек, принадлежащих реальным геометрическим элементам детали,  рассчитывается числовая модель детали и основных контролируемых поверхностей, например, посадочное отверстие, торец и т.п., в обобщенной системе координат.

При многоточечном измерении заменяющий элемент (математическая модель) выбирается так, чтобы он был наилучшим образом согласован с измеренными точками по выбранному методу аппроксимации. Метрология координатных измерений использует чаще всего  три метода аппроксимации, причем каждый их них дает свое значение заменяющего элемента и его положения в пространстве.

 Метод прилегания  поверхности по принципу Тейлора – заменяющий элемент должен находиться вне материала детали таким образом, чтобы суммарное расстояние  от него до измеряемых точек было минимальнымНа рис. 5.  этому критерию соответствует вписанная окружность для отверстия и описанная для вала.

  Среднеквадратичная аппроксимация по Гауссу (рис. 5. 5.1) – заменяющий элемент  – это средняя поверхность, у которого  сумма квадратов расстояний до точек, расположенных с одной стороны равна сумме квадратов расстояний до точек, расположенных  с другой стороны.

Поверхность минимальной зоны – максимальные и минимальные замещающие элементы, параллельные друг другу или имеющие общий центр. Все измеренные точки должны находиться между ними и расстояние между максимальным и минимальным замещающими элементами должно быть минимально  возможным.

При измерении поверхностей, имеющих сложный профиль в современных метрологических ПО применяют сплайновую (кусочную) аппроксимацию. Такая аппроксимация применяется при лазерно1й сканировании с получением “облака” точек.

     Из рис. 5. видно, что при разных критериях аппроксимации одинаковые координаты точек дают разные размеры, то есть разные метрологические ПО дают разные значения размеров при измерении одной и той же детали. 

Аппроксимация

Рис. 5.5.1    Методы аппроксимации результатов многоточечных измерений окружности

    Это обстоятельство следует учитывать при измерениях на КИМ и проводить арбитражные измерения с помощью универсальных или специальных измерительных средств.

Этот материал заимствован из статей И.В. Суркова, Мягковой М.В.

 

И.В. Сурков, Мягкова М.В. Применение КИМ для контроля линейных и угловых параметров зубчатых колес. Оборудование и инструмент, №5, 2007

       И.В. Сурков, Мягкова М.В.  Координатные измерения линейных и угловых параметров зубчатых колес. Оборудование и инструмент, №6, 2007