588

MECHANIK NR 8–9/2010

* Prof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk – Instytut Metrologii i Inżynierii

Biomedycznej, Wydział Mechatroniki Politechniki Warszawskiej mgr
inż. Anna Koperska – OBERON 3D, Warszawa

Rys. 1. Ramię pomia-
rowe INFINITE pro-
dukcji firmy CimCore

Porównanie testów dokładności

współrzędnościowych ramion pomiarowych

EUGENIUSZ RATAJCZYK
ANNA KOPERSKA*

Wyniki badań porównawczych metod sprawdzania do-
kładności współrzędnościowych ramion pomiarowych na
podstawie przeprowadzonych pomiarów wg amerykańs-
kiej normy ASME B89.4.22-2004 oraz europejskiej normy
PN-EN ISO 10360-2:2003 dotyczących współrzędnościo-
wych maszyn pomiarowych. Przedstawiono wyniki prze-
prowadzonych badań eksperymentalnych oraz ich porów-
nanie pod kątem różnic obu rodzajów testów i ich
przydatności.

Współrzędnościowa technika pomiarowa realizowana

za pomocą współrzędnościowych maszyn pomiarowych
i ich opcji (roboty i centra pomiarowe) stanowi obecnie
najbardziej zaawansowany dział metrologii wielkości geo-
metrycznych. Umożliwia ona wykonywanie pomiarów zło-
żonych elementów na potrzeby przemysłu maszynowe-
go, a zwłaszcza motoryzacyjnego i lotniczego [1, 2]. Dzię-
ki komputeryzacji przetwarzania wyników pomiaru i stero-
wania pozwala ona na wykonywanie pomiarów przed-
miotów w rytmie ich wytwarzania, co umożliwia bezpo-
średnie oddziaływanie na jakość procesu wytwarzania
i tym samym na jakość wyrobów. Współrzędnościowe
maszyny pomiarowe (CMM’s) są w założeniu urządzenia-
mi laboratoryjnymi, ale pojawiają się takie ich konstrukcyj-
ne rozwiązania, które mogą być stosowane w otoczeniu
produkcji [3]. Istnieją również prostsze rozwiązania kon-
strukcyjne urządzeń pracujących w tej technice – współ-
rzędnościowe ramiona pomiarowe (portable CMM’s) [4].
Współrzędnościowe ramiona pomiarowe (WRP), chociaż
odznaczają się mniejszą dokładnością w stosunku do
maszyn pomiarowych, mają tę przewagę, że mogą być
stosowane bezpośrednio w produkcji i w terenie oraz
można nimi wykonywać pomiary wewnątrz obiektów wiel-
kogabarytowych.

Dokładność współrzędnościowych ramion pomiaro-

wych wyznaczana jest wg trzech testów zawartych w wy-
tycznych normy amerykańskiej ASME [5], a maszyn po-
miarowych w wytycznych normy ISO [6]. Między nimi
występują istotne różnice zarówno co do założeń, pro-
cedur, jak i przebiegu przeprowadzania testu, ale jest
też, zwłaszcza w odniesieniu do dwóch testów, pewne
podobieństwo. Autorzy podjęli się przeprowadzenia ba-
dań eksperymentalnych mających na celu ustalenie róż-
nic, jakie mogą wystąpić przy stosowaniu testów wg
ASME i wg PN-EN ISO. Badania przeprowadzono na
ramieniu pomiarowym INFINITE firmy CimCore. Na przy-
kładzie tego ramienia scharakteryzowano budowę, dzia-
łanie i główne jego cechy.

Główne cechy ramienia pomiarowego

Współrzędnościowe ramiona pomiarowe (WRP) zali-

czają się do grupy hybrydowych współrzędnościowych
maszyn pomiarowych. Mają one zupełnie inną budowę
niż klasyczne współrzędnościowe maszyny pomiarowe.

Przykładową konstrukcję współrzędnościowego ramienia

pomiarowego firmy CimCore [1, 10] przedstawiono na
rys. 1. Tuby ramienia 3 wykonane są z włókna grafitowo-
-węglowego. W przeguby ramienia 4 wbudowane zostały
enkodery firmy Heidenhain, mające system łożyskowania
„wide-track”. Enkodery spełniają rolę układów pomiarowych
do odczytywania wartości kąta, o jaki obrócone zostały
moduły ramienia.

Ramię INFINITE charakteryzuje się możliwością nie-

ograniczonego obrotu osi, co pozwala na dokonywanie
pomiarów trudnodostępnych elementów. Zastosowanie
przeciwwagi ZERO-G 5, której budowa oparta jest na
dwóch siłownikach, kompensuje masę ramienia i pod-
trzymuje jego konstrukcję.

Ramiona pomiarowe INFINITE działają z wieloma ro-

dzajami końcówek pomiarowych 1, które można szybko
wymienić (są rozpoznawane automatycznie) bez potrze-
by ich każdorazowego kalibrowania.

W korpus głowicy pomiarowej 2 została wbudowana

kamera video. Pozwala ona na przeprowadzanie inspek-
cji mierzonego elementu i umieszczanie obrazu w rapor-
cie pomiarowym. Dzięki temu aktualnie mierzone punkty
mogą być nanoszone nie tylko na plik CAD, ale również
na rzeczywisty obraz detalu.

Współrzędnościowe ramiona pomiarowe przeznaczone

są przede wszystkim do pomiarów wykonywanych bezpo-
średnio w produkcji. Dlatego mają one charakter mobilny,
są łatwe do przenoszenia i ustawiania dzięki stopce 6.
Mobilność ramienia INFINITE jest zwiększona dzięki za-
stosowaniu bezprzewodowej komunikacji między ramie-
niem pomiarowym i komputerem (połączenie w standar-
dzie WiFi 8.02.11b) oraz możliwości pracy ramienia bez
zasilania kablowego, poprzez zastosowanie zintegrowa-
nego akumulatora Li-Ion.

Po włączeniu ramienia, obsługujący maszynę musi

przejść przez punkty referencyjne wszystkich osi. Należy
w tym celu obrócić każdą z tub ramienia pomiarowego
o odpowiedni kąt. Jest to czynność analogiczna do najaz-
du na punkt referencyjny w przypadku klasycznej współ-
rzędnościowej maszyny pomiarowej.

Pomiar polega na doprowadzeniu przez operatora do

styku końcówki pomiarowej z mierzonym detalem. Decy-