Измерения лазерным трекером, возможности и преимущества
Лазерные трекеры являются универсальными, удобными и популярными метрологическими приборами по разным причинам, например, сравнительно небольшой размер приборов, портативность, повторяемость и высокая точность измерений. Добавьте к этому возможность быстро и в реальном времени измерять большие объемы данных в трехмерных координатах, и неудивительно, что они стали так популярны на производстве. В этой статье мы кратко опишем, как работает лазерный трекер, а также приведем примеры применения трекеров на производстве, там, где измерения лазерным трекером – это лучший выбор!
Аппаратная часть
Лазерные трекеры измеряют трехмерные координаты своем рабочем объеме с высокой повторяемостью и точностью. Дальность действия современного лазерного трекера достигает 160 метров, и в большинстве случаев при работе в пределах разумного диапазона измерения точность лазерных трекеров составляет 25 ÷ 30 мкм (0.025 ÷ 0,030 мм). Как и большинство измерительных приборов, которые измеряют с применением угловых датчиков, точность трекера снижается с увеличением расстояния до цели. Обычно для лазерных трекеров эта ошибка составляет 0.5 угловых секунд. Технология трекера основана на комбинации двух методов: измерителя расстояния (абсолютного дальномера и/или интерферометра) для измерения абсолютного расстояния и угловых энкодеров для измерения двух механических осей лазерного трекера – вертикальной и горизонтальной. Лазерные трекеры излучают лазерный луч малой мощности на светоотражающую цель (отражатель), которая либо удерживается руками, либо закрепляется на измеряемом объекте. Луч лазера отражается от цели и снова попадает в трубу трекера в то же место, из которой он излучается. Измеритель расстояния (интерферометр или дальномер) анализирует волну луча, когда он снова попадает в трекер, и измеряет расстояние от трекера до светоотражателя. Лазерный трекер также учитывает уровень земли (привязку к горизонту), который является важным компонентом для многих юстировочных и регулировочных работ.
В типовой последовательности измерений оператор перемещает светоотражатель в желаемое место, а лазерный трекер следит за ним, при этом лазерный луч остается зафиксированным в центре светоотражателя. При перемещении отражателя лазерный трекер записывает расстояние, и два угла. Эти полярные координаты преобразуются в декартовы координаты, которые записываются в метрологическом программном обеспечении для последующей обработки.
Программная часть
Для лазерных трекеров существует ряд хороших программных решений для координатной метрологии. С помощью любой из программ собранные данные координат можно преобразовать в геометрические объекты, такие как точки, плоскости, сферы или цилиндры, окружности и т.п. Затем эти элементы могут быть привязаны к определенным базовым элементам для определения допусков положения, формы, параллельности, перпендикулярности, соосности, округлости и цилиндричности и т.п. Как правило эти данные могут быть предоставлены сразу же, что позволяет сравнивать параметры изделий с их CAD моделями в режиме реального времени.
Лазерные трекеры идеально подходят для многих производственных задач
В недалеком прошлом производители были вынуждены проводить испытания или измерения деталей и компонентов с помощью стационарных координатно-измерительных машин (КИМ). Это было чрезвычайно сложно и дорого при попытке измерить крупные детали или изделия, все еще находящиеся на производственной линии. Благодаря портативности лазерных трекеров измерения теперь могут выполняться с высокой скоростью и минимальными задержками. Возможностей лазерного трекера много, здесь мы опишем лишь некоторые из них:
Аэрокосмическая отрасль
Аэрокосмическая промышленность была одной из первых, кто начал применять измерения лазерным трекером. В отрасли, где существуют строгие правила и стандарты качества, лазерные трекеры идеально подходят не только из-за их точности, но и из-за их портативности, надежности и повторяемости измерений. Используя трекер (или иногда несколько лазерных трекеров), инженеры-метрологи могут быстро и точно выполнять измерения и улучшать качество производства в следующих областях:
- Контроль стапелей, измерение геометрии приспособлений для сборки и сварки, периодические проверки их размеров и регулировка.
- Измерения, контроль и сертификация оснастки
- Проверка штампов, матриц и пуансонов
- Детальный контроль и измерение изделий
- Первичный контроль и проверка готовой продукции
- Диагностика точности и повторяемости станков с ЧПУ и других
- Измерения при различных видах механических испытаний объектов
Автомобильная промышленность
Будь то автомобильная производственная линия или цех изготовителя автомобильных комплектующих, лазерные трекеры обеспечивают решение для точных измерений на всех этапах проектирования и производства. Дорогостоящей перенастройки оборудования, простоев производственной линии и смещения компонентов производственных линий можно избежать с помощью трекера непосредственно в цеху. Возможности лазерного трекера могут быть полезны в следующих областях автомобилестроения:
- Измерение панелей и сборных панелей кузова
- Измерение поверхности для проверки компонентов
- Измерение деформации и динамические измерения при испытаниях
- Проверка повторяемости отдельных компонентов
- Выравнивание элементов кузова
- Проверка формы изделий
- Наладка калибровка и настройка робототехники
- Измерения и регулировка производственных линий, конвейера
Металлургия (прессы)
Традиционные методы регулировки и контроля оборудования обычно не могут решить множество проблем установок для прессования, таких как сломанные стержни или несоответствующая толщина стенок, однако с технологией лазерного трекера проверка и калибровка прессов стала намного эффективнее и экономичнее. Благодаря способности быстро и с хорошей точностью получать измерения с высокими допусками, в том числе и измерение уровня (привязку к горизонту), а также регистрировать данные при замене штампов или пробойников или при очистке штока, лазерные трекеры отлично подходят для проверки прессов.С помощью лазерного трекера инженер-метролог может проверить:
- Параллельность стола
- Длину штока
- Растяжку штока
- Выравнивание штока, контейнера и матрицы
- Неравномерный износ направляющих
- Степень износа компонентов
Энергетическая отрасль
Простои в производстве особенно дорого обходится в электроэнергетике. С помощью лазерных трекеров проверка агрегатов – ядерных, ветряных, гидроэнергетических, паровых или газовых – стала намного быстрее, объемнее и точнее, чем раньше. Преимущества портативных систем лазерных трекеров:
- Быстрая настройка и обратное проектирование существующих установок
- Точные измерения турбин, генераторов и агрегатов
- Центровка турбоагрегатов
- Трехмерный анализ (спиральных камер, обводных труб, трубопроводов и т. д.)
- Исследования и проверка динамических нагрузок и температурного расширения
- Исследования устойчивости и стабильности фундаментов и анализ деформации труб
В нашей команде работают одни из лучших сертифицированных специалистов по PolyWorks и лазерным трекерам Leica в России. Обращайтесь к нам. Проведем обучение или бесплатную презентацию. Автоматизируем рутинные процессы или внедрим процедуру контроля ваших изделий «с нуля» с помощью современного измерительного оборудования и программного обеспечения. Наш большой опыт и глубокие знания помогут вам, если вы в поиске решений по контролю геометрии или автоматизации этих процессов.
Краткая справка о некторых технологиях из статьи
Лазерные трекеры Leica – измерительные приборы для оценки качества крупных изделий и поверхностей
Эти высокоточные приборы предназначены для 3D – измерений крупногабаритных или разнесенных в пространстве объектов. Лазерные трекеры могут работать в неблагоприятных условиях, обладают динамическим быстродействием и высокой точностью измерений.
PolyWorks | Inspector – это мощное программное решение для 3D измерений
Программное обеспечение PolyWorks – это универсальное программное решение для трехмерного анализа размеров и контроля качества, для контроля геометрических характеристик изделий, позволяет диагностировать и предотвращать проблемы при изготовлении и сборке, направлять сборку посредством измерений в режиме реального времени и контролировать качество собранных изделий с помощью портативных метрологических устройств и КИМ с ЧПУ.
