Разработка информационно-измерительных и управляющих систем координатно-измерительных машин и измерительных роботов

• Автор: Тихонравов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с.

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ
§ 1Л. Анализ работ, посвященных разработке КИМ и ИР
§ 1.2. Принцип работы и структура КИМ и ИР
§1.3. Основные объекты, контролируемые КИМ и ИР
§1.4. Цель и основные задачи работы
ВЫВОДЫ
Глава 2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И ТЕХНИЧЕСКИХ
ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К ИИУС КИМ И ИР
§2.1 Технические требования к составу и структуре КИМ и ИР
§2.2 Приводы координатных перемещений
§2.3 Измерительные системы координатных перемещений
§2.4 Устройства взаимодействия с измеряемой деталью
§2.5 Обзор некоторых КИМ разработки ЦНИТИ
§2.6 Функциональная схема ИИУС КИМ и ИР
ВЫВОДЫ
Глава 3. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ КИМ И ИР
§3.1 Анализ схем построения электроприводов КИМ и ИР
§3.2 Разработка математической модели РЭП КИМ и ИР
§3.3 Анализ РЭП КИМ и ИР с учетом нелинейностей
§3.4 Анализ СЭП КИМ и ИР
ВЫВОДЫ
Глава 4. СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНЫХ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ
АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ КИМ И ИР
§4.1 Анализ методов решения оптимизационных задач
§4.2 Основы метода замещений
§4.3 Синтез алгоритма управления КИМ и ИР
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В настоящее время в машиностроении и приборостроении к числу наиболее важных и актуальных задач отнесено коренное повышение качества выпускаемой продукции [1,2].
Надежность правильно сконструированной машины, функционирование ее узлов в расчетном режиме, а значит, и ресурс в определяющей степени зависят от геометрической точности изготовления деталей по сопрягаемым поверхностям. Повышение требований к качеству машин влечет за собой ужесточение допусков. Каждое десятилетие допуски ужесточаются примерно в 1,5 раза. Одновременно повышается и доля трудоемкости операций контроля в технологическом процессе изготовления деталей и изделий, совершенствуются измерительные средства. В машиностроении контроль занимает около 15% общей трудоемкости продукции, а в капитальных вложениях доля измерительных средств и контрольного оборудования достигает 20% объема средств, расходуемых на технологическое оборудование.
Для полного контроля деталей промышленность получила широкоуниверсальное, автоматическое, достаточно гибкое средство контроля - координатные измерительные машины (КИМ) укомплектованные мини- или микроЭВМ для управления КИМ и обработки результатов измерения. КИМ пригодны для контроля деталей с разнообразными поверхностями. С их применением повышается точность и достоверность результатов измерения. Использование принципов оперативного и диалогового программирования дало возможность упростить применение КИМ как универсального средства контроля в единичном и мелкосерийном производствах. [3,4]
КИМ значительно упрощает метрологическую подготовку производства нового изделия, так как отпадает необходимость создания значительного количества средств специальной измерительной оснастки. Протокол с

результатами контроля, выдаваемый КИМ, повышает ответственность изготовителей за качество обработки.
Новые задачи по обеспечению качества изготовления деталей и выработки рекомендаций для сборки возникают с применением КИМ в ГПС. КИМ в составе ГПС должна иметь возможность автоматически принять деталь, опознать ее, выбрать программу измерения и измерительные наконечники, произвести измерения, передать результаты измерения ЭВМ высшего ранга для принятия решения о пригодности детали и технологического процесса или о необходимости внести корректировку. В памяти ЭВМ накапливаются данные об отклонениях размеров проверенных деталей, и эти данные статистически обрабатываются.
В мировой практике уже имеется ряд примеров применения универсальных КИМ в измерительных модулях, работающих по безлюдной технологии и встраиваемых в ГПС, и специальных КИМ для ГПС - так называемых измерительных роботов.
На современной КИМ можно измерить практически любые сложные поверхности и детали в целом, что до появления КИМ не всегда было возможно. Отличительной чертой КИМ является объективность контроля. Выдаваемый КИМ протокол результатов измерения повышает ответственность производственного персонала за выпуск качественной продукции.
Одним из основных достоинств КИМ является то, что на ней концентрируются операции контроля. На современных КИМ с одной установки детали можно измерить все контролируемые ГЭ и размеры с пяти ее сторон. Это свойство значительно повышает производительность и оперативность контроля, так как исключается время на транспортирование детали, выжидание между контрольными операциями, переустановку и выверку на различных приборах.
Использование КИМ на производстве значительно повышает уровень метрологического обеспечения предприятия; с применением КИМ отпадает необходимость изготовления значительного количества специальной

Рейки изготовляются длиной до 750 мм. При необходимости большей длины измерения рейки стыкуются: «Подвижность» рейки или зубчатого колеса с преобразователем измерения угловых перемещений определяется исходя из удобства их монтажа. Важным при этом является беззазорное сопряжение с обеспечением постоянного прижатия рейки и зубчатого колеса, установка последнего на оси измерительного преобразователя с минимальным эксцентриситетом. Используются индуктивные и фотоэлектрические малогабаритные измерительные преобразователи.
Погрешность таких измерительных систем составляет до 50 мкм/м, дискретность отсчета - 10 мкм.
Данные измерительные системы чувствительны к засорению пылью, маслом, смазочно-охлаждающими веществами и поэтому требуют хорошей защиты от их попадания и периодической очистки. Кроме того, в процессе эксплуатации они изнашиваются.
Для транспортировки и измерения перемещения узлов прецизионных КИМ используются передача винт - гайка и прецизионные измерительные системы угловых перемещений. Винт с трапецеидальным профилем изготовляют из износостойкого металла, обеспечивающего высокую размерную стабильность и поверхностную твердость до 75 НЫС, и доводят. Для уменьшения отрицательного воздействия окружающей среды винт помещается в масляную ванну.
Погрешность на длине до 450 мм может составлять до 6 мкм. Прецизионные винты используют в КИМ с перемещениями до 1200 мм. Для случая транспортирования узлов второй конец винта соединяется с приводом. Для повышения точности измерения за счет элиминирования влияния зазоров в винтовой паре рекомендуется производить измерения с подходом с одной стороны.
Из-за недостаточной точности, неудобства эксплуатации, сложности изготовления и изнашивания данные измерительные системы широкого распространения не получили.