Построение функциональной модели

Нулевой уровень:

Для проведения контроля инструмента (рисунок 4) необходимо подать на вход системы подать информацию о типе контролируемого инструмента (концевая фреза, грибковая фреза, торцевая головка и т.д.). Необходимо задать в системе параметры инструмента, чтобы система могла оптимизировать алгоритм контроля, для этого достаточно ввести диаметр фрезы, ее вылет, длину режущей части и тип торца фрезы.

Для проведения расчетов по результатам измерений, в систему необходимо задать данные о материале инструмента (его твердость, износостойкость и т.д.).

Оператор, работающий на этом оборудовании, должен дать системе команду на смену инструмента и указать номер ячейки в магазине сменного инструмента, тогда станок, на котором установлена эта система, сразу после смены инструмента отправит шпиндель с фрезой в то место, где установлен лазер. После этого система произведет сканирование этого инструмента, обработает полученные данные и на выходе выдаст результат.

Результатом может быть либо один из сигналов ошибки (сигнал о неисправности установки, сигнал об отсутствии инструмента в ячейке магазина, сигнал об ошибке измерения или сигнал о критической непригодности инструмента), либо результат расчетов (коррекция инструмента, рекомендации о режимах его работы и нормативный запас стойкости). После получения положительного результата система выводит инструмент из зоны контроля и перемещает в рабочую область станка. В случае ошибки система просто поднимает инструмент на безопасную высоту и выдает сигнал ошибки на экран.

Для обеспечения работоспособности системы за ней, в режиме реального времени должен наблюдать оператор. Наладчик должен периодически проверять и настраивать систему. В случаях поломки ремонтник должен восстановить ее работоспособность. Инженер-программист должен периодически обновлять программное обеспечение системы, править уже имеющееся и восстанавливать систему после программных сбоев.

Система должна работать с базой данных, которую из-за больших размеров целесообразно установить на отдельном сервере, а система будет связываться с ней по сети. Администрирование этой базы данных также должен заниматься инженер-программист.

Все работы с системой должны проводиться в соответствии с паспортом на установку и паспортом на станок. Для проведения измерений в память системы должны быть загружены стандарт ISO на фрезы и аналогичный СТП (если он есть). Так же в соответствии с СТП должны проводиться все расчеты режимов резания.

Система должна быть аттестована на соответствие метрологическим нормам на проведение измерений и проходить периодический контроль точности измерений.

Первый уровень:

Контроль инструмента с использование лазерного сканирования происходит за три основных этапа (рисунок 5).

Первый этап выполняется за счет средств самого станка, последующие два выполняются средствами установки.

Вначале происходит извлечение инструмента из заданной ячейки магазина. Для этого оператор дает команду на смену инструмента и указывает номер ячейки, в котором располагается необходимый инструмент. Предварительно наладчик должен установить все необходимые инструменты в магазин и сообщить оператору номера всех ячеек, соответствующих каждому инструменту. Вся информация о запуске этой процедуры содержится в паспорте на тот станок, на котором она выполняется. Эта операция корректируется по средствам драйвера, путем задания в программе дополнительной контрольной точки.

В случае успешного проведения этой операции система перемещает инструмент в зону контроля и дает сигнал о готовности инструмента к контролю. В противном случае выдает один из сигналов об ошибке (сигнал об отсутствии инструмента в ячейке магазина или сигнал о неисправности установки). В случае ошибок система должна остановить дальнейшее выполнение операции, выдать сигнал об ошибке, а оператор должен обратиться к наладчику или ремонтнику, в зависимости от типа полученной ошибки, который будут заниматься восстановлением системы.

После завершения этого этапа начинается лазерное сканирование инструмента. Для выбора необходимого алгоритма сканирования, система должна знать основные параметры измеряемой фрезы (диаметр, вылет, длина режущей части, тип торца). Все возможные алгоритмы описаны в паспорте на установку и прошиты в памяти контроллера данной установки. Измерение должно проходить в соответствии с метрологическими нормами на проведение измерений, дополнительные данные об инструменте берутся из стандарта ISO, база данных которого записана на сервере.

В случае успешного завершения сканирования, инструмент покидает зону контроля и перемещается в рабочую зону станка. В то же время данные об измеренных величинах (измеренные диаметр, вылет и длина режущей части) передаются на следующий этап контроля, в противном случае система выдает один из сигналов ошибки (сигнал о неисправности установки или сигнал об ошибке измерения). В случае ошибки, система так же делает аварийную остановку. лазерный контроль инструмент режущий

В случае выхода из строя системы на одном из этих двух этапов, наладчик должен произвести проверку системы, правильности наладки и соответствие положения инструмента в магазине наладочным данным. В случае механической поломки системы ремонтник должен восстановить ее работоспособность.

И последний этап контроля - обработка результатов измерений. Он проходит параллельно с перемещением инструмента в рабочую зону станка. На этом этапе в соответствии с данными о типе инструмента и его материале, которые берутся из стандарта ISO и СТП (они находятся на сервере, с которым система связывается по внутренней сети), а также данных, полученных с предыдущего этапа, производится обработка полученных данных и вывод результата. Результатами могут быть либо сигнал о критической непригодности инструмента, либо рекомендации о режимах резания, нормативный запас стойкости и коррекция инструмента. В случае неисправности системы на этом этапе, ее восстановлением должен заниматься инженер-программист, так же он должен периодически обновлять программное обеспечение в системе и базу данных на сервере и проводить полное администрирование данной системы на каждом ее уровне.

В свою очередь лазерное сканирование инструмента делится на ввод инструмента в зону контроля, базирование инструмента и само измерение.

Ввод инструмента в зону контроля может осуществляться практически с любой стороны, за счет того, что система сканирования бесконтактная, и соответственно лазер и фотоэлектрический экран находятся на безопасном расстоянии и не мешаю свободному проходу инструмента в зону, где будет осуществлен контроль.

Базирование инструмента начинается при получении двух сигналов: сигнал о готовности системы и сигнал об успешном вводе инструмента в зону контроля. Также для успешного проведения базирования, система должна получить данные о типе инструмента, в которых содержится информация о базовых точках (у каждого инструмента есть базовая точка, перемещение которой рассчитывается при расчете программы, по которой будет производится обработка).

После завершения базирования система должна выдать либо сигнал об ошибке, либо передать на следующий этап координаты базовых точек и сигнал об успешном завершении базирования. По приходу последнего, начинается само измерение фрезы.

Измерение проходит в три этапа (рисунок 7): определение диаметра, вылета и длины режущей части фрезы. Этих величин, как правило, оказывается достаточно, чтобы в полной мере оценить качество инструмента.

Координаты базовой точки после каждого этапа переходят к следующему, но после определения диаметра, к ним еще добавляются координаты крайних точек фрезы.

Для определения вылета и длины режущей части используется информация о типе торца фрезы. Все измерения производятся путем сравнения введенных оператором номинальных значений с соответствующими показаниями, снятыми с инструмента (измеренный диаметр, вылет и длина режущей части). В результате, система либо выдает сигнал об ошибке, либо передает на следующий этап полученные данные, где они подвергаются обработке. Сигнал об ошибке измерения инструмента может быть вызван механическим повреждением инструмента или был выбран тип инструмента не соответствующий данным, введенным оператором.

Обработка результатов измерения (рисунок 8) состоит из двух этапов. На первом этапе, на основании полученных данных измерения и данных о типе инструмента, система отрабатывает коррекцию инструмента, выводит ее значение и передает номер корректора на следующий этап. На следующем этапе система выбирает вспомогательные данные об инструменте из встроенной базы данных (нормативный запас стойкости и рекомендации о режимах работы). На обоих этапах проходит анализ пригодности инструмента к работе. Если полученные в результате измерения значения слишком сильно отличаются от номинальных, система дает сигнал о критической непригодности инструмента. Она может быть вызвана ошибкой наладчика или оператора.

Обработка результатов измерения должна проходить параллельно с перемещением инструмента в рабочую зону станка и составлять несколько секунд.

Общая длительность измерения должна занимать немногим больше минуты.