CNC Точная механическая обработка: как осуществляется контроль и проверка точности?

Использование датчиков для измерений в режиме реального времени в процессе обработки стало важным направлением в контроле точности станков CNC. Во время настройки станка CNC датчик позволяет быстро установить рабочую систему координат, сокращая объем ручной работы и устраняя отклонения, связанные с действиями оператора, благодаря чему точность системы координат остается стабильной. В процессе обработки станок CNC может автоматически контролировать геометрическую точность готовых элементов, корректировать систему координат или смещение инструмента, а также повышать коэффициент приемлемости готовых деталей за счет компенсации в процессе обработки.

Как работает зондирование с сенсорным срабатыванием

Датчики, используемые для проверки точности заготовки, можно классифицировать по методу измерения, в том числе на контактные и сканирующие датчики. Контактные датчики являются наиболее широко используемым типом на станках. В типичном контактном датчике при соприкосновении щупа с измеряемой поверхностью щуп отклоняется и поворачивается вокруг внутренней оси. Это приводит к изменению электрического сопротивления в точках соприкосновения щупа с его опорной конструкцией. Как только изменение сопротивления достигает заданного порогового значения, датчик генерирует сигнал срабатывания.

В качестве триггера обычно используется электрический сигнал прямоугольной формы с очень крутым передним фронтом, длительность которого, как правило, измеряется в микросекундах. Использование этого фронта в качестве сигнала фиксации позволяет гарантировать, что зафиксированные координаты машины точно отражают положение контакта. Высокоточные щупы позволяют достичь точности измерения 1 мкм.

Для измерений на станке система щупа обычно состоит из щупа и приемника. Щуп, как правило, устанавливается в держатель инструмента, совместимый со шпинделем станка, а приемник — в фиксированном месте на станке. Перед использованием необходимо откалибровать радиус щупа, его общую длину и другие соответствующие параметры. Когда щуп соприкасается с заготовкой, сигнал срабатывания передается на CNC по кабелю, инфракрасному каналу или по радио. Затем CNC обрабатывает сигнал в соответствии с программой контроля или компенсации.

Контроль с помощью систем машинного зрения

Система контроля с использованием машинного зрения использует устройство с зарядовой связью (CCD), объектив и источник света для получения изображений характеристик обработанной заготовки. Обработка полученных данных осуществляется процессором обработки изображений, таким как ПК или сам CNC. Программные алгоритмы извлекают характерные признаки изображения и сопоставляют их с параметрами калибровки камеры для расчёта физических положений и размеров с целью определения местоположения и измерения заготовки.

Основное оборудование включает в себя промышленную камеру, объектив, источник света, защитный корпус, вспомогательные кронштейны и кабели. Источник света обеспечивает стабильное освещение, объектив фокусирует изображение, а камера фиксирует его.

В отличие от системы с контактным щупом, система машинного зрения работает бесконтактно и позволяет проверять более сложные геометрические формы, включая дуги и кривые, за один цикл съемки. Таким образом, она способна повысить эффективность контроля. Система машинного зрения также обладает явными преимуществами при проверке двумерных элементов, к которым щуп не может надежно подойти, например, отверстий очень малого диаметра.

По мере развития интеллектуальных систем CNC обработка изображений становится всё более тесно интегрированной с системой управления оборудованием. В новейших интеллектуальных контроллерах, таких как i5, программное обеспечение для обработки изображений полностью интегрировано в систему CNC, что повышает синхронизацию и гибкость взаимодействия между системой контроля качества и системой управления CNC.

Защита оптических компонентов станка

Для получения пригодных для использования изображений заготовки оборудование системы технического зрения на станке CNC обычно устанавливается вблизи шпинделя или инструментальной револьверной головки. Стружка, смазочно-охлаждающая жидкость и аэрозоль могут загрязнять или повреждать камеру и объектив. Поэтому эффективная защита камеры, объектива и сопутствующих компонентов имеет решающее значение для предотвращения снижения точности измерений или сокращения срока службы камеры под воздействием воды, тумана и стружки.