научная статья по теме СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Метрология

Текст научной статьи на тему «СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА»

МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА

621.9.08

Современное состояние и перспективы развития

метрологического обеспечения машиностроительного производства

С. Н. ГРИГОРЬЕВ, Д. А. МАСТЕРЕНКО, В. И. ТЕЛЕШЕВСКИЙ, П. Н. ЕМЕЛЬЯНОВ

Московский государственный технологический университет «Станкин»,

Москва, Россия, e-mail: rector@stankin.ru

Рассмотрены задачи метрологических служб и производителей измерительного оборудования в условиях модернизации российского машиностроения на примере работы Центра разработки средств измерений и кафедры измерительных информационных систем и технологий МГТУ «СТАНКИН». Даны краткие характеристики последних выполненных проектов.

Кпючевые слова: метрологическое обеспечение, интеллектуальные измерения, компьютеризированные средства измерений.

The tasks of metrological services and measuring devices manufacturers in the conditions of modernization of russian machine-building industry exemplitied by work of the Measuring Devices Engineering Center of the State Engineering Center and the Department of Measuring Information Systems and Technologies of MSTU «STANKIN» are considered. Recent projects are shortly characterized.

Key words: metrological assurance, intellectual measurements, computerized measuring instruments.

Качество и конкурентоспособность продукции и производств в решающей степени определяются их метрологическим обеспечением (МО). Значимость МО особенно актуальна для высоких технологий машино- и приборостроения, в которых точность является важнейшим, а во многих случаях — определяющим показателем качества. Известно, что каждые десять лет точность изделий возрастает не менее чем на квалитет (в 1,5 — 1,6 раза). Соответственно ужесточаются требования к допускаемым погрешностям средств измерений (СИ) при решении разнообразных задач контроля и диагностики. Во многих современных технологиях значения этих погрешностей уменьшаются до микрометровых и субмикрометровых значений [1].

Другой важной функцией МО, тесно связанной с качеством и конкурентоспособностью, является обеспечение единства измерений на предприятии, которое достигается передачей размера единицы измерения от эталонов более высоких разрядов к рабочим СИ. Использование в производственных процессах тысяч и десятков тысяч СИ требует проведения огромных объемов поверочных и калибровочных операций. В связи с этим становится очевидной необходимость автоматизации и компьютеризации СИ, интегрируемых в сетевые коммуникации предприятия. Эти задачи полностью соответствуют Приказу Минпромторга России № 529 от 17.06.2009 г. «Об утверждении стратегии обеспечения единства измерений в России до 2015 года», где запланировано увеличение производительности поверочных работ в 1,7—2,5 раза и повышение точности воспроизведения и передачи размеров единиц величин в 2,5—5 раз.

Таким образом, проблема МО сводится к созданию высокопроизводительных и высокоточных СИ, решающих раз-

нообразные измерительные задачи на базе новейших информационных технологий.

Современное развитие МО идет именно по этому пути. Мировой рынок насыщен компьютеризированными СИ с высокими метрологическими характеристиками и широкими функциональными возможностями (лазерные интерферометры, координатно-измерительные машины, оптико-электронные измерительные системы и др.) [2]. Однако в последние два десятилетия из-за недостатка финансовых средств у большинства отечественных машиностроительных предприятий внимание уделялось обновлению, в первую очередь, парка технологического оборудования и лишь по остаточному принципу — измерительного оборудования. В результате к настоящему времени накопилось значительное несоответствие между возможностями современного технологического оборудования и препятствиями в задачах контроля качества изготовленной продукции. Ситуация усугубляется тем, что производство отечественного измерительного оборудования в значительной степени сократилось, ряд предприятий прекратил производство, остальные практически не выпускают современное высокопроизводительное компьютеризированное оборудование. Закупки импортного измерительного оборудования являются для отечественных машиностроительных предприятий высокозатратными в финансовом отношении, зарубежные производители заинтересованы не в реальном совершенствовании метрологической базы российской промышленности, а лишь в продаже собственной продукции, что ведет к недостаточности технической поддержки в процессе эксплуатации оборудования и обучения персонала [3]. В результате массовая модернизация МО за счет импорта измерительного оборудо-

вания в современной российской экономической ситуации представляется весьма затруднительной.

В этих условиях особенно актуальна концепция совершенствования МО производства, развиваемая в МГТУ «СТАНКИН». Суть этой концепции, названной интеллектуальным компьютерным ретрофиттингом СИ (retrofitting — модернизация), рассмотрим на примере измерений линейных и угловых размеров, составляющих в машиностроении 90 — 95 % всех видов измерений. В области измерений отклонений размеров, формы, взаимного расположения и качества поверхности изделий в России накоплен огромный парк СИ, обладающих высокоточными механическими и оптическими системами, стандартизованными методиками измерений геометрических параметров, но имеющих, как правило, визуальный отсчет показаний и ручное управление, которые при длительной работе вызывают высокую утомляемость и существенное ухудшение зрения оператора, приводит к грубым ошибкам в процессе измерения (интерференционные компараторы Уверского и Кестерса, оптиметры и ультраоптиметры, измерительные микроскопы и др.). Ретрофиттинг предполагает такую модернизацию этих СИ, чтобы, не изменив технических условий и традиционных методик измерения, обеспечить их компьютеризацию и расширение функциональных возможностей с метрологическими характеристиками на уровне лучших мировых аналогов, но с существенно (не менее чем на порядок) меньшими затратами [4—6].

Это означает, что на базе традиционных СИ с использованием новейших достижений микро- и оптоэлектроники создаются измерительные информационные системы (ИИС) с компьютерной обработкой измерительной информации. Важной особенностью таких ИИС является возможность интеллектуализации измерений. Измерения становятся интеллектуальными, если их результат формируется не только на основе текущей апостериорной измерительной информации, но и на некоторых дополнительных априорных данных. Так, отечественные машиностроительные предприятия и подразделения государственной метрологической службы испытывают острую необходимость в повышении эффективности процедуры поверки концевых мер длины (КМД) и точности эталонных СИ для этой поверки. В этой связи в Центре разработки средств измерений МГТУ «СТАНКИН» совместно с кафедрой измерительных информационных систем и технологий решена задача интеллектуального компьютерного ретрофиттинга интерференционных компараторов Уверского и Кестерса, а также оптиметров. Так, созданный на базе интерферометра Уверского контактный вертикальный компьютеризированный интерферометр предназначен для автоматизированной поверки образцовых КМД в диапазоне 0,1—100 мм при соответствии стандартизованной методике поверки [7]. Интерферометр ИКПВ-К является одноконтактным с неподвижным базирующим наконечником, имеет сертификат RU.C.27.004A № 27298 на тип прибора, зарегистрирован в Госреестре СИ под № 22357-02 и предназначен для поверки КМД 4-го и 3-го разрядов. Интерферометр ИКПВ-К2 обеспечивает контроль положений обоих подвижных измерительного и базирующего наконечников, имеет сертификат RU.E.27.004A № 21974 на тип прибора, зарегистрирован в Госреестре СИ под № 30184-05 и используется для поверки КМД 4, 3 и 2-го разрядов. Основ-

ные метрологические характеристики указанных интерферометров приведены в таблице.

Основные метрологические характеристики ИКПВ-К и ИКПВ-К2

Характеристика ИКПВ-К ИКПВ-К2

Цена деления, мкм 0,05/0,1 0,001/0,01

Диапазон показаний, мкм 1,75/3,5 1,75/5,25

Диапазон измерений КМД, мм 0 — 100 0 — 100

Погрешность измерения, мкм ±0,035/±0,05 ±0,02/±0,05

Вариация показаний, мкм 0,02 0,01

Важной особенностью контактных интерферометров является их естественная связь с основной физической единицей длины, воспроизводимой через длину световой волны. Поэтому происходящая на некоторых предприятиях замена этих приборов приборами на базе линейных измерительных преобразователей с искусственно созданными шкалами (индуктивными, голографическими, растровыми и др.) снижает точность поверки КМД и уводит систему обеспечения единства измерений длины от естественного эталона — длины волны света [8].

Разработанные интерферометры внедрены на ведущих предприятиях авиационно-космической, оборонной, нефтегазовой и других отраслей промышленности, а также во многих российских региональных центрах стандартизации и метрологии (всего более 40 внедрений). Созданные приборы отмечены медалью «Гарантия качества и безопасности» Международного конкурса «Национальная безопасность» за создание гаммы измерительных информационных систем на базе контактных интерферометров для автоматизированной поверки эталонных концевых мер длины 2, 3 и 4-го разрядов в диапазоне 0,1 — 1000 мм с разрешающей способностью до 0,001 мм, а также золотой медалью «За единство измерений» за создание гаммы интерференционных СИ длин с субмикронной и нанометрической точностью на Всероссийской выставке «Метрология-2008».

Другим направлением работ в области ретрофиттинга является разработка ИИС на базе измерительных микроскопов [9, 10], которые реализуют следующие функции:

формирование видеоизображения контролируемых элементов измеряемых деталей с применением оптико-электронных приборов с зарядовой связью (ПЗС-видеокамер с регулируемым оптическим и цифровым увеличением); ввод видеоизображения в цифровом виде в компьютер; отсчет координатных перемещений стола микроскопа с помощью оптоэлектронных преобразователей с автоматическим вводом информации в компьютер;

визуализация зоны измерения на экране дисплея, формирование на нем перекрестия или марок для визирования

оптической сист

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Метрология»