Основные принципы построения средств автоматизированного контроля

[1], [2], [5], [9]

4.1 Выбор точности.

Применение средств контроля приводит к уменьшению конструкторского (табличного допуска) Т на изготовление детали (рис. 4.1а). Допуск Т оставался бы неизменным при контроле, если бы контрольное СИ было идеально выполнено и настроено на границы поля допуска Е₁и Е_2.В действительности всегда возникает метрологическая ошибка измерения ±Δ _мет.Чтобы ни одна из бракованных деталей не была признана ошибочно годной, необходимо уменьшить допуск Т до значения технологического допуска (рис 4.1б)

Т_тех = Т - 4 Δ _мет. (1)

Чтобы не сужать производственный допуск и не увеличивать стоимость изделия, необходимо либо уменьшить допускаемую ошибку Δ _мет., либо сместить настройку (установить приемочные границы ) вне поля допуска (рис. 4.1в), расширяя его до гарантированного значения Т_г.

Конкретное сочетание ошибки измерения и измеряемого параметра является событием случайным. С учетом закона нормального распределения обеих составляющих, можно записать:

(2)

Анализ формул (1) и (2) показывает, что, если 2 Δ _мет./Т ≈ 0, 1, то практически весь допуск отводится на компенсацию технологических ошибок, так как при этом

Т_тех/ Т = 0, 9…0.995.

Согласно ГОСТ 8.051-81 пределы допускаемых ощибок измерения для диапазона 1 – 500 мм колеблются от 20% до 35% табличного допуска.Ошибка измерения включает как случайные, так и систематические ошибки (поправки) измерительных средств, установочных мер, элементов базирования и т.д.

Случайная ошибка не должна превышать 0, 6 предела допускаемой ошибки. Следовательно, точность средства контроля должна быть на порядок выше точно-сти контролируемого параметра изделия. Экономически и технически оправданным вариантом расположения предельной ошибки контроля относительно предельного размера изделия является симметричное расположение (рис. 4.1в). Однако, при этом некоторые бракованные изделия могут быть ошибочно признаны годными. Поэтому приемочные границы смещают внутрь поля допуска изделия на величину С (рис. 4.1г). Если точность технологического процесса неизвестна, то С= Δ _мет./ 2 (в противном случае С подлежит расчету).

В ГОСТ 8.051-81 приведены допускаемые погрешности (ошибки) контроля для размеров 1-500 мм и квалитетов 2-17.

Рис. 4.1

Относительная ошибка измерения определяется:

А_мет(σ ) = σ _мет / Т,

где σ _мет – среднее квадратическое отклонение ошибки.

На рис.4.2 показаны кривые распределения размеров деталей (У_тех) и ошибок контроля (У_мет). Выход размера за границу допуска на величину С обусловлен областями вероятностей m и n. Таким образом, чем точнее технологический процесс, тем меньше неправильно принятых деталей по сравнению с неправильно забракованными, так как m / n = 0, 1…1, 1.

4.2 Принцип инверсий устанавливает связь между технологическим процессом, процессом контроля и выполнением функций при эксплуатации.

Параметры детали при эксплуатации соответствуют установленным значениям, лишь когда все три фазы ее прохождения (изготовление, контроль, функционирование) изучаются и учитываются совместно. Таким образом, точность необходимо ограничивать, исходя из функционального назначения детали; схема технологического формообразования должна соответствовать схеме ее функционирования, а схема контроля – учитывать обе последние схемы.

Выбранный метод и схему измерения считают обоснованными, если условия контроля соответствуют условиям эксплуатации и формообразования детали, а именно: траектория движения при контроле соответствует траектории движения при эксплуатации и формообразовании; линия измерения совпадает с направлением рабочего усилия при эксплуатации; метрологическая, конструкторская и технологическая базы совпадают с рабочими; физические свойства образцовой детали подобны свойствам контролируемой и т. д.

Соответствие процесса контроля принципу инверсии позволяет более полно обеспечить качественные показатели при эксплуатации.

Например, после изготовления ступенчатого вала редуктора необходимо выбрать схему контроля радиального биения поверхности А детали Д с помощью датчика П (рис. 4.3). В качестве метрологических баз следует выбрать поверхности В и В^/, поскольку по ним происходит контакт вала а подшипниками. Выбор других баз ( С-С^/; Д-Д^/ ) приведет к дополнительным ошибкам, вызванным отклонением от соосности этих элементов относительно В-В^/. В осевом направлении в качестве базирующего элемента следует выбрать поверхность Е ( а не С или С^/), поскольку она определяет осевое положение вала.( от нее и линейные размеры следует проставлять). При вращательном движении вала в процессе измерения его траектория соответствует траектории движения при эксплуатации.

4.3 Принцип Тейлора

При наличии отклонений формы и взаимного расположения геометрических элементов сложных деталей в соответствии с принципом Тейлора надежное определение соответствия размеров всего профиля предписанным предельным значениям, возможно лишь в том случае, если определяются значения проходного и непроходного пределов.

Следовательно, любое изделие должно быть проконтролировано по крайней мере дважды – по двум схемам контроля: с помощью проходного и непроходного калибров. Подавляющее большинство средств контроля имеют точечный контакт с контролируемым изделием и осуществляют локальный контроль размеров в одном или нескольких сечениях. Контроль значительно усложняется, если к недопустимости попадания в годные бракованных изделий по непроходному пределу предъявляются повышенные требования. В этих случаях либо используют двух- или трехкоординатные машины, либо применяют устройства, обеспечивающие последовательный непрерывный контроль с заданным шагом текущего размера детали.

4.4 Принцип Аббе

Минимальные ошибки измерения возникают, если контролируемый геометрический элемент и элемент сравнения находятся на одной линии – линии измерения. Этот принцип справедлив для поступательно перемещающихся звеньев. Последовательное расположение контролируемого и образцового элемента по одной линии приводит к увеличению габаритных размеров СИ, поэтому в ряде случаев применяют параллельное расположение сравнительных элементов, но и тогда нужно соблюдать условия, при которых ошибки измерения минимальны.

5. Базовые элементы технического обеспечения автоматических систем измерений и контроля

[1], [2], [4], [5], [7], [8], [9]

5.1. Измерительные преобразователи

Измерительный преобразователь (ИП) – техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований или передачи (РМГ 29-99).

По месту в измерительной цепи различают первичные и промежуточные ИП. На первичный ИП непосредственно воздействует измеряемая физическая величина (ФВ).

В зависимости от назначения ИП делятся на масштабные, служащие для изменения значения величины в заданное число раз, и преобразователи рода величины: преобразователи электрических величин в электрические величины (электрическая величина – в цифровой код; напряжение – в частоту); неэлектрических величин в электрические (терморезисторы, термопары, тензодатчики); магнитных величин в электрические (индукционные, гальванометрические преобразователи); электрических величин в неэлектрические (измерительные механизмы электромеханических приборов).

По месту, занимаемому в измерительной цепи, ИП делятся на первичные, промежуточные и т. д.

Конструктивно ИП выполняются либо в виде отдельных блоков, либо являются составной частью СИ.

5.1.1. Классификация измерительных преобразователей

Измерительные преобразователи классифицируют по роду измеряемой ФВ (температуры, давления, влажности и др.) и по выходной величине (генераторные, параметрические).

Выходным сигналом генераторных датчиков является ЭДС, напряжение, ток или электрический заряд, функционально связанные с измеряемой величиной. В параметрических преобразователях выходной величиной является изменение параметра электрической цепи (R, L, C).

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 Следующая ⇒