Размер имеет значение. Какие средства измерений популярны на рынке?

Что станет, если всё в мире будет создаваться «на глаз»? Можно предположить, что человечество погрязнет в хаосе, ведь есть индустрии, которые без точных измерений не будут существовать. Человек не способен без помощи техники сделать верные замеры. Беспристрастность и точность — характерны лишь для приборов. Поговорим подробнее о тех инструментах и приборах, благодаря которым в промышленном мире царит неукоснительная точность и правильность.

Контрольно-измерительная техника играет значительную роль в конкурентоспособности предприятия, и в особенности точного машиностроения и станкостроения. Попробуйте продать партию стальных изделий, каждое из которых будет разного размера, пусть даже на 1 мм — заказчик потеряет уйму времени и финансовых ресурсов один раз, а предприятие, допустившее ошибку в партии целиком, уже надолго лишится доверия на рынке.

Именно поэтому средства измерений и контроля параметров деталей — это важная часть конкурентоспособных и современных предприятий.

Выбор в пользу технологий

На рынке представлено многообразие видов инструментов и различных девайсов, которые отвечают за качество продукции на заводе. Выбор компании, как правило, падает на те приборы, которые со временем проявили себя надёжными и даже традиционными.

Какие технологии сегодня популярны в машиностроении? Как правило, это решения, на которых основана работа сложных приборов, часто специализированных — характеристики и функционал у них слишком обширны, что делает их практически универсальными.

«Для контроля детали на станке применяются полуавтоматические и автоматические (щупы, измерительные скобы, пробки и т. д.) и бесконтактные системы (оптические). Более того, существуют решения, которые позволяют измерять деталь на станке без остановки процесса», — поделился руководитель отдела продаж ООО «МАРПОСС» Сергей Культиясов.

Среди популярной практики выделяют бесконтактные приборы измерения деталей. Необходимость их использования продиктована невозможностью измерения некоторых параметров контактным способом, например, отверстий диаметром менее 0,3 мм или миниатюрных компонентов для электронной промышленности. Также зачастую при большом количестве повторяющихся элементов (тех же отверстий) оптические приборы по сравнению с контактными имеют преимущество в скорости измерений. В последнее время растет количество запросов на измерение лазерными сканерами, в том числе для целей обратного инжиниринга. Технология достаточно давно известна, но для измерения больших поверхностей свободной формы до сих пор актуальна и востребована.

«Вместо щупа на измерительной машине устанавливается модуль, излучающий лазерный луч, который отражается от деталей и передаёт информацию о координатах этой детали. Таким образом, можно быстро бесконтактно снять всю площадь поверхности, это удобно, когда у поверхности свободная форма. Это облако точек сравнивается номинальным контуром, который построен в CAD-программе», — сообщил менеджер по применению и продажам в компании ООО «Митутойо РУС» Игорь Латонов.

Ещё одна принадлежащая на первый взгляд исключительно медицине технология — томография, уже глубоко распространённая и в промышленности. С помощью компьютерной томографии на предприятиях машиностроения и литейной промышленности определяют размеры изделия, анализируют отклонения детали от эталона и контролируют наличие трещин и пустот. Эксперты говорят, применение технологии оправдано для проверки скрытой полости изделия, которую снаружи попросту не видно.

Микроскопический контроль

Для мелких изделий со сложной архитектурой у производителей популярны оптические приборы. Оптические технологии проявили себя как стандарт контроля качества в производственной среде, независимо, идет ли речь о прецизионных датчиках или решениях для контроля качества производимых товаров, считает г-н Культиясов. Как показывает практика, предприятия металлообработки и машиностроения, где выполняют контроль калибров, концевых мер длины и проверку средств активного и пассивного контроля, усиленно пользуются такими средствами измерений.

Как правило, эти приборы состоят из оптики и механических передач, к ним относятся: оптикаторы, оптиметры, микроскопы, видеоизмерительные машины и ещё ряд приборов.

Разработка таких аппаратов прогрессирует, на рынке уже встречаются как полуавтоматические, так и полностью автоматические модели измерительных машин. Среди таких приборов есть те, конструкция которых единовременно состоит из окуляра и цифровой камеры, для измерения серийных деталей. Отличаются машины по величине поля зрения — то есть размера детали, который камера захватывает за один раз. Например, большое поле зрения у модели QuickImage — 32 на 24 мм. О чём это говорит? Деталь, которая по размерам укладывается в эти значения, измерить будет проще и без перемещений — нужно просто положить анализируемый объект под объектив, запустить программу и через несколько секунд увидеть результаты измерений непосредственно на изображении измеряемой детали.

«Эта модель распознаёт образы объектов. Например, две одинаковые детали всё-таки ориентированы по-разному, но если установить заранее в программу измерений образ каждой, то машина определит положение и ориентацию отдельных объектов. В этом случае оператору не нужно задумываться о точном расположении детали и о создании системы координат для выполнения программы измерений», — поделился Игорь Латонов.

Также эксперт отметил, что прибор оснащен функцией объединения полученных изображений в единую. Другими словами, поле зрения, которое фиксирует камера, соединяется со следующим полем, а то со следующим, и так, пока не получится одно общее изображение. Это целесообразно для автоматических измерений одной, но крупной детали, или множества маленьких.

Немаловажен и процесс передачи данных с камер, контроль инструмента и режущих кромок должен взаимодействовать с ЧПУ станка. Сергей Культиясов привёл в пример систему MIDA VTS, которая стала заменой привычном системам измерения и контроля инструмента на станке. Система синхронизирует положение шпинделя и измерительной системы. После чего высокоскоростная фотокамера производит съёмку требуемого участка инструмента, программное обеспечение сравнивает полученное фото с имеющимся эталонным фото и информирует оператора о возможных расхождениях.

Дело в фокусе

В линейке полуавтоматических моделей эксперты выделяют прибор с гибкой оптической системой — QuickScope. Мало того, что у неё широкое поле зрения, можно также смотреть на деталь с большого расстояния или максимально приблизить мелкий элемент. Такой гибкий диапазон даёт возможность измерения объектов любой конфигурации. А облегчает и ускоряет весь процесс автоматическая фокусировка, то есть сотруднику нужно лишь положить изделие и нажать кнопку, чтобы получить резкое изображение поверхности или края детали.

Для работ с особо мелкими деталями используются инструментальные микроскопы, которые также подходят отнюдь не только для лабораторий, но и для цеха. От универсальных они отличаются большим диапазоном оптических увеличений и повышенной точностью.

Например, у модели ТМ-500 диапазон не самый большой — 50 на 50 мм, но при этом эксперты называют микроскоп достаточно гибким инструментом.

Почему? Чтобы изменить увеличение, объектив можно заменить на другой, от 2 до 10 крат, а вместо стандартного окуляра и вовсе поставить цифровую камеру. Тогда изображения будут сразу отображаться на экране монитора, где будут проводиться измерения.

Камера вообще удостоена отдельного внимания. Она не нуждается в системном блоке, то есть обрабатывает изображения при помощи встроенной в неё программы, а результаты передаёт уже непосредственно на монитор по HDMI-кабелю.

Два в одном

По части универсальности и формоизмерительное оборудование, в частности прибор Avant японской компании Mitutoyo. Эта модель сканирует контур детали по направлению и вверх, и вниз с высокой точностью. Например, для измерения резьбового кольца получится сканировать по очереди сначала нижний контур, потом верхний и, обработав в программе результаты, узнать значение среднего диаметра, шага и угла резьбы и т. п.

Контурографы-профилометры предназначены для контроля шероховатости и высокоточного измерения контура изделия одновременно.

Для того чтобы измерить деталь, на нём используется специальный щуп, на конце которого маленькая игла. Она перемещается по поверхности детали, и программа с высокой точностью записывает контур этой детали, координаты контура или координаты профиля шероховатости.

Проще говоря, для измерения изделий с резьбой прибор можно переключить на режим контурографа, а если важен показатель только шероховатости, — в режим профилометра. Это экономичный вариант, тем более, если приходится измерять и другие параметры — куда проще пользоваться одним многофункциональным инструментом, нежели множеством разных.

Значение твёрдости

Немаловажный параметр при выпуске изделия из металла в руки заказчика или передачи на следующий этап производства — твёрдость. Для контроля данного параметра разработан ряд приборов, различающихся по методам измерений и шкалам твёрдости.

На рынке есть модели твердомеров, которые работают сразу по трём шкалам: Роквеллу, Супер-Роквеллу, Бринеллю. Например, к таким приборам относится модель HR-530, её особенность в наличии специального блока нагружения. Блок выполнен в виде небольшого рычага для контроля твёрдости внутри колец уступов и полостей, если их размер не превышает 35 мм.

Эксперты утверждают, что такой комплекс удобен, потому что даёт возможность контролировать твёрдость внутренней поверхности колец без разрезания.

Для целей, направленных исключительно на измерение по шкале Либа, подойдёт портативный твердомер, который работает по отскоку бойка от детали. Однако у портативных приборов есть ограничения по весу — часто масса контролируемого объекта должна быть большой. Хотя практики говорят, что это вовсе и не проблема, так как прибор на то и портативный, чтобы работать с негабаритными тяжеловесными изделиями.

Но выбирать измерительные машины предприятиям стоит не только исходя из методов измерений, не обойти желательно и вопрос технологии. Так, твердомеры внедряются уже как цифровые, так и классические стрелочные.

Подходит не всем

Неудивительно, что предприятия охотно отстраняются от привычных, но устаревших приборов в пользу цифровых. Специалисту-метрологу, работающему с механическими приборами, приходится записывать большие объёмы информации вручную, этот факт не соответствует текущим в индустриальном мире повесткам производительности труда и цифровизации. Современные устройства, оснащённые системой сбора данных, кабелем или беспроводным передатчиком, автоматически записывают результаты измерений.

Но это вовсе не значит, что традиционные средства измерений потеряли своё место
в промышленности.

Эксперты считают: заводы с большим парком станков, где проводятся измерения, которые не нужно передавать куда-то далее, — вполне могут использовать аналоговые варианты.

Обосновано это сложным принятием целесообразности установки на каждый из десятков станков дорогостоящих цифровых систем.

Дело в культуре

Перечисленные решения неспроста все японского производства. Эксперты считают, что рынок в сфере измерительной техники перенасыщается, конкуренция растёт и накаляется. В отрасли закрепились уверенные, опытные компании, у которых нет соперников. Например, производители, чьи продукты собираются на территории и по технологии прогрессирующей Японии, отличающейся своим скрупулёзным подходом к изготовлению техники. Тем не менее и среди российских производителей есть компании, готовые предоставить решения ничуть не хуже импортного.

А как же программа импортозамещения? Всё просто, хоть и неутешительно. Программа ведь предполагает, что иностранное оборудование будет заменено отечественным, но продуктов российского производства, да таких, чтобы аналогичных зарубежным, критически мало. Потому привыкшие к качественным продуктам предприятия не спешат отказываться.

Почему произошло так, что в России мало хороших производителей измерительных приборов? Предположения возникают всякие, по мнению специалистов, вероятнее всего, причина кроется в переворотах 1990-х годов, когда были утеряны многие технологии, а заводы перепрофилированы или ликвидированы. Специалист считает, что для того, чтобы так или иначе приблизиться к западному или азиатскому уровню разработок, отрасли измерительных приборов нужна целенаправленная помощь государства. Ведь компании-то в России присутствуют и развиваться пытаются, нужно лишь подождать.

Директор ООО «АМК Тулпром Групп» Алексей Крупский

«Средство измерения должно быть надёжным и стрессоустойчивым к температуре и даже немного антивандальным. Кроме того, оно должно иметь максимальную защиту типа IP при работе в цеховых и лабораторных условиях».

Среди популярной практики выделяют бесконтактные приборы измерения деталей. Необходимость их использования продиктована невозможностью измерения некоторых параметров контактным способом, например, отверстий диаметром менее 0,3 мм или миниатюрных компонентов для электронной промышленности.

Текст и фото: Анастасия Семёнова