Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и формулировка задач исследования 14
1.1.Источники погрешностей при измерениях на координатно-измерительных машинах 14
1.2.Методы и средства калибровки координатно-измерительных машин 17
1.3. Основные функции программного обеспечения координатно-измерительных машин 26
1.4. Выводы. Цели и задачи исследования 32
2. Разработка упрощенной методики компенсации систематических погрешностей координатно-измерительных машин 34
2.1. Постановка задачи на разработку и исследование 34
2.2. Выбор и обоснование способа измерения концевых мер длины 36
2.3. Упрощенная методика компенсации систематических погрешностей координатно-измерительных машин 42
2.3.1. Определение осевых погрешностей позиционирования...42
2.3.2. Определение неперпендикулярности осей 44
2.3.3. Программная реализация методики 46
2.3.4. Экспериментальные исследования упрощенной компенсации систематических погрешностей координатно-измерительных машин 46
2.4. Выводы 61
3. Методика объемной компенсации систематических погрешностей координатно-измерительных машин на основании измерения плиты со сферами 63
3.1. Общие сведения о калибровке с помощью плиты со сферами 63
3.2. Аппроксимация погрешностей внутри рабочего объема 64
3.3. Оценка аппроксимации погрешностей методом Кунса 67
3.4. Совмещение систем координат при калибровке 70
3.5. Экспериментальные исследования методики объемной компенсации систематических погрешностей 75
3.5.1. Калибровочная плита и ее аттестация 75
3.5.2. Экспериментальные исследования 79
3.6. Замечания по методике объемной компенсации 86
3.7. Выводы 87
4. Разработка и реализация принципов построения пользовательского интерфейса 89
4.1. Общие сведения 89
4.2. Основные принципы построения пользовательского интерфейса 92
4.3. Реализация принципов построения пользовательского интерфейса в основных процедурах программы ГеоАРМ 96
4.3.1. Разработка модели действий пользователя координатно-измерительной машины с ручным управлением 96
4.3.2. Вид экрана 98
4.3.3. Организация процесса измерения 101
4.3.4. Создание вторичных объектов 104
4.3.5. Вычисление отношений 106
4.3.6. Формирование графического протокола 106
4.4. Выводы 107
5. Разработка и реализация специальных режимов измерительной программы 109
5.1. Общие сведения 109
5.2. Полуавтоматическое функционирование координатно-измерительнои машины с ручным управлением 109
5.2.1. Постановка задачи 109
5.2.2. Разработка языка программирования измерений 111
5.2.3. Разработка транслятора языка программирования измерений 117
5.2.4. Программная реализация режима полуавтоматических измерений 119
5.2.5. Результаты использования модуля программирования измерений 121
5.3.Специальные режимы для координатно-измерительнои машины типа «рука» 122
5.3.1. Перестановка 123
5.3.2. Сканирование 126
5.4.Функционирование с координатно-измерительнои машиной, оснащенной поворотным столом 128
5.5. Выводы 130
Заключение и основные выводы 132
Литература 134
Приложения 143
- Основные функции программного обеспечения координатно-измерительных машин
- Упрощенная методика компенсации систематических погрешностей координатно-измерительных машин
- Экспериментальные исследования методики объемной компенсации систематических погрешностей
- Реализация принципов построения пользовательского интерфейса в основных процедурах программы ГеоАРМ
Введение к работе
Машиностроение - это основная отрасль всей промышленности, обеспечивающая научно-технический прогресс общества. Важнейшим аспектом машиностроительного производства является контроль геометрии изготавливаемых деталей. Огромная номенклатура выпускаемых изделий требует максимально универсальных средств контроля. Одним из таких средств является координатно-измерительная машина (КИМ).
На КИМ возможен контроль геометрии отдельных элементов, проверка взаимного расположения таких элементов в изделиях со сложной пространственной геометрией, контроль точности изготовления заданной формы поверхности или линии и т. д. [22,23]. Нередко возникает проблема высокоточного контроля эвольвентных и геликоидных поверхностей [1,2,67,84,52], Также ответственных измерений требуют гидро- и аэродинамические профили [4,81,39]. Размер зоны измерений при этом может достигать нескольких метров, а погрешности во многих случаях не должны превышать нескольких микрон [22].
Следует отметить, что за рубежом уже к восьмидесятым годам прошлого века большинство технических измерений проводились на КИМ. В то время как в отечественной промышленности этот процент был несравнимо меньше. По некоторым сведениям в СССР к концу восьмидесятых годов в эксплуатации находилось только несколько сотен КИМ, приобретенных за рубежом. Отечественными предприятиями производились лишь мелкие серии КИМ на вильнюсском опытном заводе "Прецизика" и в ЦНИТИ (Москва)[22].
Имевший место в девяностые годы общий упадок промышленности не мог не сказаться на темпах развития координатных измерений в нашей стране. Новых машин приобреталось мало, а большинство уже имеющиеся КИМ из-за длительного простоя пришли в нерабочее состояние.
Однако, к настоящему времени, в связи с некоторым ростом промышленного производства в Российской Федерации, вопрос о развитии и совершенствовании координатных методов и средств измерений снова становится актуальным.
На данный момент есть сведения, что рынок импортируемых КИМ зарубежных производителей растет на 15-20% в год. На территории России серийно производятся лишь КИМ «Лапик», имеющие оригинальную кинематическую схему. Также актуально восстановление и модернизация парка КИМ, пришедшего в негодность за почти два десятилетия простоя.
Высокие технические характеристики современной компьютерной техники позволили существенно расширить функциональные возможности программного обеспечения КИМ с привлечением эффективных методов вычислительной математики.
Основополагающие математические методы, используемые до сих пор для получения результатов измерений в координатной форме и их последующей обработки, были разработаны еще Гауссом и Грассманом [28,47]. одним из первых предположение о возможности применения координатного подхода к измерениям выдвинул Ф.Рольт [41] в 20-х годах XX века.
Общие вопросы теории точности механизмов и точности производства изложены в работах Н.Г. Бруевича, Н.А. Бородачева, В.И. Сергеева, В.П. Булатова [5,7,6,8,32].
Развитию метрологии промышленных измерений посвящены труды В.А. Грановского, Г.Н. Солопченко, Ю.В. Тарбеева [15,45,51].
Проблемы теории и практики проектирования координатно-измерительных машин рассматриваются в трудах В.А. Чудова, А.Ю. Каспарайтиса, М.Б. Модестова, Ю.П. Кумейтатиса [24,38,54]
Вопросы оптимизации качества координатных измерений и вычислительной компенсации их погрешностей излагаются в работах В.Л. Соломахо, Л.З. Дича, А.Ю. Каспарайтиса, П.И. Шилюнаса [42,22,26,25].
Разработкой координатных методов контроля эвольвентных поверхностей и их метрологическим обеспечением занимался А.И. Асташенков, [2, 1], В.Г. Лысенко и ряд других исследователей.
Следует отметить, что наиболее обширные труды по тематике данной работы принадлежат А.Ю Каспарайтису[26], А.И. Асташенкову[1, 2] и В.Г. Лысенко[34].
В области разработки и исследования координатных методов измерения, а также методов выявления и компенсации погрешностей КИМ лежат работы ряда зарубежных исследователей: В. Griffin, Ch Wang[65], Т. Takatsuji, М. Goto, Т. Kurosawa, Y. Tanimura, Y. Koseki [80], H. Schwenke, F. Waldele, K. Wendt [66], J.S. Chen, T.W. Kou, S.H. Chiou [60], T.Charlton, W.Lotze, D. Whitehouse, H.Neumann, H. Webber, E.Trapet, F. Hartig, С Keck, K. Kniel. Следует отметить, что работы зарубежных исследователей не всегда находятся в открытом доступе.
В настоящее время исследования и разработки в области координатных измерений ведутся в нескольких отечественных НИИ и ВУЗах. В том числе ВНИИМС, МГТУ им. Баумана, МГТУ «Станкин», МГУПИ, МГТУ «МАМИ» под руководством В.Г.Лысенко, М.И. Киселева, В.И. Телешевского, В.Г. Фирстова, В.П. Суслина.
Особенность КИМ как технической системы состоит в том, что ее механические узлы, работающие, как правило, на ареостатических подшипниках слабо нагружены и мало изнашиваются. Поэтому КИМ имеют долгий срок службы. Вместе с тем электронные системы управления, управляющие компьютеры и программное обеспечение устаревают в течение 10-15 лет. В силу этого в области КИМ существуют и решаются проблемы модернизации старых машин. Они особенно актуальны для отечественной промышленности, так как во второй половине 80-х годов в связи с линией на развитие машиностроения были сделаны закупки за рубежом большого количества КИМ. Например, для производства космического корабля «Буран» в 1986 г. для Тушинского машиностроительного завода были приобретены пять КИМ «OPTON». Кризис 90-х годов привел к тому, что большинство КИМ перестали эксплуатироваться. Спустя десятилетие оживление в машиностроении привело к необходимости восстановления и модернизации ранее приобретенных КРІМ.
Лаборатория САПР МГТУ «МАМИ», работая в области модернизации КИМ, занимается разработкой и исследованиями программного обеспечения, аппаратной части, методик, обеспечивающих функционирование КИМ и повышение точности измерений. В Лаборатории САПР разработана и развивается измерительная программа ГеоАРМ, устанавливаемая на модернизируемые КРІМ.
Данная научная работа выполнена автором в рамках общей тематики Лаборатории САПР по указанному выше направлению.
Целью данной работы является:
1) Повышение точности КИМ за счет программной компенсации систематических погрешностей. Для этого поставлено две задачи:
a) разработка, исследование и реализация упрощенной методики компенсации систематических погрешностей КИМ доступной для применения метрологическими службами предприятий;
b) разработка и исследование метода объемной компенсации систематических погрешностей КРІМ с использованием калибровочной плиты со сферами;
2) Развитие измерительной программы ГеоАРМ для повышения ее конкурентноспособности с зарубежным программным обеспечением, в том числе разработка и реализация:
a) эргономичного пользовательского интерфейса измерительной программы;
b) языка программирования измерений;
c) специальных функций работы с поворотным столом и с КИМ типа «рука»
В результате проведенных исследований:
• Выявлен оптимальный метод измерения концевых мер длины на КИМ.
• Разработана упрощенная методика компенсации систематических погрешностей КИМ с использованием концевых мер длины. Она проста, пригодна для большинства КИМ и позволяет небольшим числом промеров добиться существенного снижения погрешностей. Методика доступна метрологическим службам предприятий. Применение разработанных методов позволяет отечественным предприятиям своими силами и средствами производить калибровку и компенсацию систематических погрешностей имеющихся у них КИМ без использования дорогостоящего оборудования для лазерной интерферометрии.
• Разработаны методы компенсации более сложных погрешностей в дополнение к упрощенной методике. Они позволяют компенсировать некоторые погрешности, не учитываемые упрощенной методикой.
• Разработан метод расчета объемных погрешностей КИМ на основании измерений калибровочной плиты со сферами в шести положениях. Метод позволяет вычислить погрешности КИМ в каждой точке ее рабочего пространства без измерения 21 геометрической погрешности.
• Разработаны основные принципы построения эргономичного пользовательского интерфейса измерительной программы.
• Разработан язык программирования измерений на КИМ с ручным управлением, позволяющий реализовать полуавтоматический режим работы.
• Разработаны алгоритмы и программные модули, реализующие предложенные методы, а также ряд специфических измерительных функций, которые включены в измерительную программу ГеоАРМ. Программа эксплуатируется на ряде машиностроительных предприятий.
Научную новизну работы составляют:
1обоснование способа измерения концевых мер длины на КИМ;
• методы компенсации погрешностей, имеющих сложный характер;
• применение формулы Кунса для аппроксимации объемных погрешностей КИМ;
• экспериментальные исследования по объемной компенсации систематических погрешностей КИМ.
Практическая ценность работы заключается в:
• в предоставлении отечественным предприятиям возможности своими силами и средствами производить калибровку и компенсацию систематических погрешностей имеющихся у них КИМ без использования оборудования для лазерной интерферометрии, посредством использования методики упрощенной компенсации и методики объемной компенсации систематических погрешностей КИМ.
• в разработке алгоритмов и программных модулей, реализующих предложенные методы, которые включены в измерительную программу ГеоАРМ.
• в расширении функций измерительной программы ГеоАРМ, повышающих ее конкурентноспособность с зарубежным программным обеспечением.
На защиту выносятся следующие научные положения и результаты:
• выбор и обоснование способа измерения концевых мер длины на КИМ;
• упрощенная методика компенсации систематических погрешностей КИМ;
• методы компенсации погрешностей, имеющих сложный характер;
• методика объемной компенсации систематических погрешностей КИМ на основании измерения калибровочной плиты со сферами и формулы Кунса для аппроксимации объемных погрешностей КИМ;
• разработанные алгоритмы и программные модули, включенные в измерительную программу ГеоАРМ.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка использованной литературы.
В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приводится анализ источников погрешностей измерений на КИМ, методов их выявления и компенсации. Также проанализированы основные функции, присущие современному программному обеспечению КИМ. На основании проведенного анализа выделены основные цели и задачи исследования.
Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ излагается упрощенная методика компенсации систематических погрешностей КИМ, состоящая в выявлении и компенсации погрешностей отсчетных систем осей КИМ и их неперпендикулярности с помощью измерения концевых мер длины. Приводится теоретические зависимости и результаты эксперимента по выявлению оптимального способа измерения концевых мер на КИМ. Также изложены методы компенсации погрешностей, имеющих сложный характер и результаты экспериментальных исследований упрощенной компенсации на ряде КИМ.
ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена методике объемной компенсации систематических погрешностей КИМ на основании измерения калибровочной плиты со сферами в шести положениях. Приводятся результаты вычислительного эксперимента, показывающего применимость формулы Кунса для аппроксимации погрешностей в рабочем пространстве КИМ. Излагаются методы совмещения систем координат положений плиты при измерении на КРІМ. Осуществлена разработка и изготовление калибровочной плиты. Проведены экспериментальные исследования объемной компенсации на двух КИМ.
В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты разработки принципов построения эргономичного пользовательского интерфейса измерительной программы и их реализации в пакете ГеоАРМ.
В ПЯТОЙ ГЛАВЕ отражены результаты разработки специальных функций измерительной программы, таких как поддержка работы в полуавтоматическом режиме на КИМ с ручным управлением за счет программирования измерений, ряд функций для работы с КИМ типа «рука» и с КИМ, оснащенной поворотным столом.
Работа выполнялась в «Лаборатории САПР» и на кафедре «Стандартизация, метрология и сертификация» Московского государственного технического университета «МАМИ». Промышленная реализация проводилась на ряде машиностроительных предприятий.
Основные функции программного обеспечения координатно-измерительных машин
Программное обеспечение - та часть контрольно-измерительных комплексов, которая за последние 10-15 лет претерпела наибольшие изменения. Такой бурный прогресс связан в первую очередь с существенным приростом производительности персональных ЭВМ, на которых оно установлено и появлением новых концепций программирования. Все это выразилось в активном использовании методов компьютерной графики в программном обеспечении КИМ.
На сегодняшний день существует достаточно большое количество измерительных программ. Некоторые из них разрабатываются фирмами-производителями КИМ, например, TUTOR for Windows, Zeiss Calypso, CMES, LK. Camio, другие - сторонними фирмами. Наиболее известные из последних -Powerlnspect фирмы Delcam, Metrolog XG фирмы Metrologic Group. В первом приближении все измерительные программы можно разделить на два класса: работающие без математической модели детали (например, TUTOR) работающие с математической моделью детали (например, Metrolog XG)
Программы, относящиеся к первому классу, обладают немного меньшей функциональностью, но проще в применении. Программы второго класса имеют больший набор функций (в большинстве своем специфических), но требуют достаточно высокого уровня подготовки пользователя (знание основ САПР). Ко второму классу относятся практически все современные программы.
Обычно в программном обеспечении КИМ организованы функции измерения стандартных геометрических объектов. К таковым относятся точки, прямые, плоскости, окружности, эллипсы, сферы, цилиндры, конусы, торы. При их обмерах предусматривается возможность задания числа точек измерений от минимально необходимого до требуемого для конкретного случая. Измерения двумерных объектов можно проводить на рабочей плоскости или в пространстве. Перед измерением элемента доступна возможность установить систему координат, тип наконечника и режим компенсации диаметра наконечника. Режимы измерения элементов предусматривают задание координат точек измерением или числовым вводом с клавиатуры. Измеренный элемент записывается в базу данных под системным именем (по умолчанию) или под именем, которое задает оператор. Для построения геометрических объектов (аппроксимации полученных с КИМ точек обмера) используется либо метод наименьших квадратов Гаусса, либо многочлены Чебышева [53,71].
Кроме стандартных объектов в некоторых измерительных пакетах предусмотрены специальные программы для контроля цилиндрических и конических зубчатых передач, а также шлицевых соединений.
Также в составе измерительных программ присутствуют так называемые функции «оцифровки», то есть измерения полигонов, представляющих собой характерные сечения поверхности детали.
Создание новых геометрических элементов производится путем построения по уже имеющимся, а также пересечением или отображением их друг на друга. Например, отображением точки на прямую получают новую точку. На базе этих же элементов (точки и прямой) можно построить плоскость. В операциях могут участвовать как сами элементы, так и их геометрические атрибуты. Например, в одних случаях операция будет проводиться непосредственно с окружностью, а в других - с ее центром, то есть с точкой. Предусматривается выполнение операций в пространстве и в рабочей плоскости.
Программное обеспечение КИМ позволяет вычислять отношения между элементами. К отношениям между элементами относят расстояния, углы, параллельность, перпендикулярность и др. Вычисление расстояний и углов можно проводить в рабочей плоскости.
Электронные схемы системы управления КИМ формируют координаты центра щупа в системе координат КРІМ (в машинной системе координат). При обмере детали требуется получать результаты обмера в системе координат детали. Кроме того, может потребоваться установка разных систем координат для различных элементов детали. Поэтому программное обеспечение КИМ содержит функции по установке нужных систем координат.
Общий принцип установки систем координат состоит в следующем. Сначала устанавливается рабочая плоскость. Она может быть установлена по одной из существующих плоскостей или перпендикулярно какой-либо прямой или оси объекта. Далее устанавливается ось системы координат, путем ориентирования ее по вектору прямой или оси. После этого устанавливается центр системы координат в некоторую точку или центр геометрического объекта.
Упрощенная методика компенсации систематических погрешностей координатно-измерительных машин
Для определения осевых погрешностей позиционирования КИМ используется блок концевых мер длины расположенный параллельно исследуемой оси в центре рабочей зоны. На рисунке 2.4 показан блок, использовавшийся при калибровке КИМ GAMMA фирмы DEA, в специальном устройстве закрепления. Меры, входящие в блок, набираются с некоторым (желательно постоянным) шагом по длине. Обычно он составляет 50 или 100 мм в зависимости от габаритов КИМ. Если размер блока недостаточен для калибровки всей оси (например, длина наибольшей меры в блоке 1 м, а длина оси 1,5 м ), допускается передвижение его начала в последний проверенный узел (в данном случае на отметку 1 м) с последующим сложением погрешностей. Каждая КМД измеряется пять раз. Два крайних значения отклонений отбрасываются, из оставшихся трех вычисляется среднее. Это число принимается за осевую погрешность позиционирования в данной точке. По результатам всех измерений стоится поправочная таблица для оси. В случае, если ошибки подчиняются линейной зависимости таблицу можно заменить коэффициентом: Следует заметить, что при обработке результатов калибровки нужно обращать внимание на размах полученных значений в каждом из узлов. Обычно за критерий корректности заведения компенсаций принимают условие: где Етах - максимальное отклонение от номинала КМД; Emin - минимальное отклонение от номинала КМД; А - размах полученных значений; Д - погрешность ощупывания, определяемая по [36] Если условие не выполняется, ставится вопрос об исправности КИМ. Такая проверка проводится и для последующих операций.
Неперпендикулярность осей выявляется путем измерения КМД в двух взаимно перпендикулярных положениях по углом в 45 градусов к осям, как показано на рисунке 2.5. Очевидно, что за счет наличия неперпендикулярности осей КИМ размер КМД в положении 2 будет больше, а в положении 1 меньше номинала или наоборот, в зависимости от знака угла неперпендикулярности. Расчетная схема для определения неперпендикулярности представлена на рисунке 2.6. Искажением углового положения КМД можно пренебречь. На схеме (рисунок 2.6) L1,L2- измеренная длина КМД в первом и во втором положении, а- угол неперпендикулярности. Теоретически, расчетный угол неперпендикулярности не зависит от длины КМД, которой он измерялся. Но на практике более корректно использование блока КМД с определением среднего угла по всем мерам, входящим в блок. Существенный разброс в значениях угла неперпендикулярности указывает на значительную искривленность осей, либо на ошибку в заведении линейных компенсаций. Компенсация неперпендикулярности осей производится по формуле (для плоскости XY): Геометрическая интерпретация этой формулы представлена на рисунке 2.7.
Изложенная выше методика калибровки КИМ поддерживается в разработанной в лаборатории САПР МГТУ «МАМИ» программе общемашиностроительных измерений ГеоАРМ. Технология заведения компенсаций реализована следующим образом: результаты калибровки (коэффициенты и поправочные таблицы) заносятся в определенной форме в текстовый файл компенсаций, пример которого приведен в Приложении 1; созданный текстовый файл обрабатывается специальной программой-транслятором для получения бинарного файла компенсаций; бинарный файл компенсаций помещается в рабочую директорию программы ГеоАРМ; С этого момента информация о калибровке доступна для программы ГеоАРМ и будет учитываться при измерениях. Пользователям измерительной программы предоставляется инструкция по подготовке данных и создании файла компенсаций.
Экспериментальные исследования методики объемной компенсации систематических погрешностей
Для проведения экспериментов по объемной компенсации погрешностей КИМ была изготовлена калибровочная плита с закрепленными на ней прецизионными сферами (диаметр 22,222 мм отклонение от сферичности ±0,3 мкм), представленная на рис. 3.8(а,б). Калибровочная плита имеет форму квадрата со стороной 360 мм. Сферы расположены в узлах квадратной решетки 5x5 с шагом 80 мм. Выбор габаритных размеров плиты был обусловлен размерами рабочих областей КИМ, на которых планировались экспериментальные исследования. В теле плиты осуществлены цилиндрические выборки металла с целью снижения веса. Масса изготовленного образца плиты составила порядка 25 кг. Для удобства транспортировки и установки плиты на КИМ предусмотрены съемные ручки. Закрепление сфер в сферических лунках на плите производилось холодной молекулярной сваркой [12]. Для отвода излишков клеящего состава из зоны контакта сфер с телом плиты, предусмотрены отверстия на дне лунок. Для установки плиты в вертикальном положении дополнительно изготовлена специальная стойка. Аттестация опытного образца калибровочной плиты проводилась на высокоточной КИМ OPTON UPMC-850 (погрешность 0,6+Ь/300 мкм) путем многократных измерений. В целях обнаружения возможного несоответствия погрешностей КРІМ заявленным характеристикам, при аттестации калибровочная плита измерялась в трех положениях по пять раз в каждом, как показано на рисунке 3.10. Второе положение смещено относительно первого вдоль оси X на 80 мм, третье развернуто относительно второго на 90 градусов. Такой подход позволяет проверить точностные характеристики самой КРІМ. В частности, путем смещения плиты оцениваются осевые погрешности, а разворотом -погрешности, обусловленные неортогональностью осей.
За счет наличия данных факторов, координаты центров сфер, полученные в различных положениях плиты будут отличаться. Отклонения результатов измерения от средних значений должны укладываться в точностные характеристики КИМ. Максимальное отклонение координат центров сфер от средних значений, полученное в результате аттестации, составило 1,6 мкм, а среднеквадратичное отклонение 0,55 мкм. То есть КИМ OPTON UPMC-850 соответствует заявленным характеристикам. По результатам статистической обработки экспериментальных данных было установлены, что доверительные границы результата измерения определяются как ±1,17 мкм при Р=0,95. Таким образом, калибровочную плита, аттестованную данным образом, возможно использовать для калибровки КИМ с паспортной погрешностью в точке от 4 мкм, что приемлемо для планируемых экспериментальных исследований. Для проведения экспериментов на КИМ было разработано специальное программное обеспечение: а) программа обработки результатов измерений плиты при калибровке КИМ и расчета таблиц для компенсации объемных погрешностей; б) модуль в измерительную программу ГеоАРМ для программной компенсации объемных погрешностей. Методика экспериментов состояла в следующем: 1) Определение максимальных погрешностей КИМ по методике [36] без компенсаций с измерением 4 пространственных диагоналей; 2) Калибровка с использованием плиты; 3) Заведение объемных компенсаций; 4) Поверка по методике [36] с измерением 4 пространственных диагоналей. Экспериментальные исследования методики объемной компенсации систематических погрешностей были проведены на двух КИМ: SKY-1 фирмы POLI, портального типа (размеры рабочей области 400x340x250, паспортная погрешность 5+L/200) (рис. 3.11);
Реализация принципов построения пользовательского интерфейса в основных процедурах программы ГеоАРМ
Как было упомянуто выше, разработка модели действий пользователя носит основополагающий характер при проектировании пользовательского интерфейса. В Главе 1 был проведен анализ основных функций, присущих современному программному обеспечению КИМ. На основании этого анализа была проведена разработка модели действий пользователя КИМ с ручным управлением. Разработанная модель представлена на рисунке 4.2
Очевидно, что работа пользователя с измерительной программой начинается с постановки им измерительной задачи как таковой. Для ее решения может быть выбрано два пути.
В первом случае измерительная задача выполняется в интерактивном режиме с возможностью предварительной настройки параметров системы и калибровки наконечников. Непосредственно задача измерения решается в ядре измерительной программы, которое составляют функции, организовывающие сам процесс измерения, ориентацию систем координат, создание вторичных объектов на основании уже измеренных и вычисление отношений между объектами. Вспомогательный характер носят функции настройки вида экрана и параметров текстового протокола, которые доступны из ядра измерительной программы. Так же из ядра могут быть изменены ранее установленные системные параметры и произведена дополнительная калибровка наконечников.
Во втором случае задача решается составлением, редактированием и выполнением программ измерений с привлечением функций измерения на КИМ и калибровки наконечников. Все остальные установки и действия скрыты от пользователя в течении выполнения программы и производятся посредством использования языка программирования измерений Процесс выполнения измерительной задачи в обоих случаях завершается выводом на принтер или в файл графического и текстового протоколов, представляющих собой отчетную документацию.
На рисунке 4.3 показан вид экрана при измерении матрицы литьевой формы. Экран разделен на три окна с изменяемыми размерами. Слева находится окно параметров сеанса измерений. В нем содержится информация об измерительной головке (список откалиброванных наконечников), системах координат и список измеренных объектов (в данном случае пять плоскостей и четыре цилиндрические отверстия). В этом окне возможны интерактивные указания с помощью мыши. Например, можно переключать наконечники измерительной головки и системы координат, вызывать сведения о них и др. Для выполнения операции с объектом можно указать его имя в списке. Кроме этого можно погасить или высветить размерный флажок объекта, задать формат вывода размера (измеренное значение, номинальное значение, допуски, отклонения) и др.
Вид экрана Сведения в этом фактически представляет собой базу данных измерительной информации. Такая база данных не является новшеством, однако, за счет структурирования и визуализации сведений в разработанном пакете достигается большее удобство работы. Справа расположено графическое окно, предназначенное для вывода изображений измеренных элементов, размерных флажков, имен элементов, осей систем координат. Для выполнения операций с объектами и размерными флажками можно указывать на их изображения в графическом окне. За счет этого достигается разделение процессов измерений и обработки их результатов. Сначала оператор может произвести измерения элементов детали, а затем - обработку их результатов (определение габаритных размеров, межосевых расстояний, углов и т.п.). Изображение, созданное в графическом окне, выводится в графический отчет, который является компактным и наглядным производственным документом. Пример такого отчета приведен в Приложении 4.
Таким образом, наличие графического окна и окна параметров сеанса делает работу пользователя по обработке измерительной информации существенно удобнее, чем в случае наличия одной лишь базы данных измерений. Следует заметить, что не стоит разделять работу в этих двух окнах. Как показывает практика, в большинстве случаев действия оператора носят «перекрестный» характер. Например, при необходимости выбора каких-либо объектов бывает удобно часть из них указать в графическом окне, а другую часть в окне параметров сеанса, так как в графическом окне эти объекты слишком скучены. В другом случае, когда в графическом окне нужно отыскать ранее измеренный объект, достаточно указать его имя в списке объектов в окне параметров сеанса и его графическое изображение будет подсвечено, а рядом с ним будет выведен флажок с именем.
