Studii Si Contributii Privind Sistemele Modulare Si Adaptive de Control Dimensional, Inteligent Si Ultraprecis

TEZĂ DE DOCTORAT

Studii și contributii privind sistemele modulare și adaptive de control dimensional, inteligent și ultraprecis

CUPRINS

CAPITOLUL 1

Studiul metodelor și traductoarelor utilizate în prezent pentru controlul dimensional inteligent ultraprecis pe fluxul de fabricatie flexibil.

1.1.Baza tehnicii măsurării

1.2.Sisteme de măsurare

1.3.Tehnici și sisteme de măsurare

1.4.Generalități – senzori și traductori utilizați în măsurare și control dimensional

1.5.Clasificarea senzorilor și a traductorilor utilizați în măsurare și control dimensional

1.6. Sisteme de control utilizate în domeniul măsurărilor și controlului dimensional

1.7.Arhitecturi de sisteme de senzori, traductoare, controlere și calculatoare

CAPITOLUL 2

Studii si contributii privind identificarea si clasificarea de familii de arhitecturi geometrice pentru repere masurabile, precum si a tipurilor de masuratori inteligente intalnite in functie de frecventa lor.

2.1.Generalități privind arhitectura geometrică a reperelor măsurabile

2.2.Clasificarea și gruparea tipurilor de piese

2.3. Măsurători inteligente – considerații generale

2.4.Metode inteligente de măsurare

2.5.Stabilirea tipurilor de parametri ai sistemului inteligent de măsurare

CAPITOLUL 3

Analiza configuratiilor posibile in vederea elaborarii de structuri flexibile de control dimensional inteligent ultraprecis, capabile sa se adapteze la variatii geometrice ale reperelor in cadrul uneia sau mai multor familii de arhitecturi geometrice.

3.1.Conceptul tehnologiilor inteligente integrate

3.2.Sisteme tehnologice integrate

3.2.1.Sisteme inteligente spatiale pentru măsurare și verificare in domeniul auto

3.2.2.Sisteme robotice de control integrat în configuratii flexibile de prelucrare si asamblare

3.3.Ghidaje și sisteme mecatronice de transmisie a mișcării

3.4.Sisteme de măsurare și control dimensional

3.5.Caracteristicile princpale ale unui sistem mecatronic de masurare

3.6.Configuratii optime

3.7.Sisteme mecatronice de control dimensional pe flux

3.8.Brațe articulate

3.9.Roboți de măsurare

3.10.Analiza raportului cost – performanțe

3.11.Prezentare sisteme mecatronice pentru analiza deformarii reperelor

3.12.Prezentare sisteme mecatronice 3D

3.13.Prezentare aplicatii din domeniul auto ce utilizeaza camere pentru realizarea controlului dimensional

3.13.1.Masurarea inelelor de fixare cu camere

3.13.2.Măsurare de precizie a pinilor de la centura de siguranta cu camera

CAPITOLUL 4

Stabilirea de configuratii optime in vederea adaptarii rapide a sistemelor de control dimensional la schimbari de fabricatie „in rafale”.

4.1. Prezentare solutii de sisteme mecatronice de masurare si control dimensional

4.1.1. Scheme cinemato – functionale ale unui brat de masurare

4.1.2. Solutii constructive de ansamblu

4.2.Concepte și soluții prin simulare pentru arhitecturi constructive

4.2.1.Sistem mecatronic în consolă pentru control dimensional X-Y-Z

4.2.2.Sistem inteligent mecatronic X-Y-Z-R

4.2.3.Sistem mecatronic integrat

CAPITOLUL 5

Conceperea si realizarea unei configuratii optime de sistem modular si adaptiv de control dimensional ultraprecis.

5.1.Mecatronică: Teleservice – Telecontrol

5.1.1.Configurarea – sistemelor mecatronice

5.1.1.1.Calculator logic configurabil bazat pe logica propozițională

5.1.1.2.Arii logice programabile – FPGA (Field Programmable Gate Array)

5.1.2.Tehnologii de teleservice si telecontrol

5.1.2.1.Telemonitorizare

5.1.2.2.Telediagnoza

5.1.2.3.Telementenanta

5.1.2.4.Telecontrol

5.2.Configurația hardware a modelului experimental

5.3.Experimentare, testare și rezultate

5.3.1.Exemplul 1

5.3.2.Exemplul 2

5.3.3.Exemplul 3

5.3.4.Exemplul 4

5.4.Programul din automatul programabil al sistemului mecatronic (PLC)

5.5.Validare software

5.5.1. Aplicația 1

5.5.2. Aplicația 2

5.5.3. Aplicația 3

5.6.Program de teleservice executabil pe o platforma PC

5.7.Program de teleservice executabil din orice browser sub forma de pagina web

5.8.Programe folosite la teste si experimentări

5.8.1.Ciclul de viată al produselor informatice

5.8.2.Variațiile ciclului de viață al produselor informatice

5.8.3.Tipuri de teste

5.8.3.1.Metoda unitară

5.8.3.2.Metoda ”big-bang”

5.8.3.3.Integrare progresivă

5.8.4.Testarea, verificarea și validarea

CAPITOLUL 6

Elaborarea modelului virtual al sistemului modular si adaptiv de control dimensional

6.1.Stabilirea principiilor și conceptelor pe baza cărora se elaborează modelul virtual

6.2.Stabilirea temei tehnice

6.3.Descrierea cinematică a sistemului mecatronic modular si adaptiv de control dimensional

6.3.1.Schema cinematică a sistemului

6.3.2.Descrierea și analiza mobilității sistemului

6.3.3.Mobilitatea sistemului mecatronic

CAPITOLUL 7

Elaborarea modelului experimental al sistemului

modular si adaptiv de control dimensional

7.1.Descrierea generală a sistemului modular si adaptiv de control dimensional

7.2.Proiectarea modelului experimental

7.2.1.Structura echipamentului

7.2.2.Stabilirea solutiilor constructive

7.2.2.1.Sisteme de deplasare

7.2.2.2.Sisteme de ghidare

7.3.Principiul de masurare

7.4.Sistemul laser de masurare si control dimensional

7.4.1.Criteriile de selectare a senzorului

7.4.2.Erorile sistemului modular si adaptiv de control dimensional

7.5.Prelucrarea datelor de masurare

CAPITOLUL 8

Cercetari experimentale

8.1.Modul de desfășurare a încercărilor și experimentărilor

8.2.Verificarea masei

8.3.Verificarea intervalului de deplasare pe verticala pentru introducerea palpatorilor in campul de masurare

8.4.Verificarea intervalelor de masurare pe directiile X, Y, Z

8.5.Verificarea deplasarii pe directie longitudinala

8.6.Verificarea deplasarii pe directie transversala

8.7.Verificarea planitatii mesei de asezare a pieselor

8.8.Verificarea paralelismului directiei de deplasare longitudinala fata de planul mesei de masurare

8.9.Verificarea paralelismului directiei de deplasare transversala fata de planul mesei de masurare

8.10.Verificarea perpendicularitatii directiilor de deplasare transversala si longitudinala

8.11.Verificarea rezoluției la masurarea pe directie vertiala

8.11.1.Verificarea rezolutiei capului de masura cu contact

8.11.2.Verificarea rezolutiei capului de masura cu contact

8.12.Verificarea rezoluției la masurarea pe directie longitudinala

8.13.Verificarea incrementului de deplasare pe directie transversala

8.14.Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie verticala

8.15.Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie longitudinala

8.16.Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie transversala

8.17.Verificarea fortei de masurare a palpatorului de masurare cu contact

8.18.Verificarea greutatii maxime a piesei de masurat

8.19.Verificarea funcțiilor programului

CAPITOLUL 9

Concluzii. Contributii proprii. Moduri de

valorificare a rezultatelor. Directii viitoare de cercetare

9.1. Concluzii

9.2. Contributii proprii

9.3. Moduri de valorificare a rezultatelor

9.4. Directii viitoare de cercetare

BIBLIOGRAFIE

CAPITOLUL 1

Studiul metodelor și traductoarelor utilizate în prezent pentru controlul dimensional inteligent ultraprecis pe fluxul de fabricatie flexibil.

1.1.Baza tehnicii măsurării

Baza tehnicii măsurării presupune o privire de ansamblu asupra:

sistemelor de măsurare și lanțurilor de măsurare;

domeniilor de utilizare și problematicilor tipice;

proprietăților de transfer ale elementelor de măsurare;

caracteristicilor statice și dinamice ale elementelor de măsurare;

funcțiilor tipice de excitație și funcțiilor indiciale pentru elementele de transfer;

comportării în domeniul frecvență a elementelor de transfer de ordinul 1 și 2 ca și răspunsul indicial al acestora;

erorilor de măsurare sistematice și aleatoare, erorilor de liniaritate și limitelor erorilor tolerate și mărimilor și efectelor de influență;

funcțiilor de distribuție discrete ale valorilor de măsurare și distribuției normale;

funcțiilor gaussiene a erorilor și propagării erorilor aleatoare și sistematice;

În procesul de fabricație, tehnica măsurării are drept scop, prelucrarea mărimilor și vectorilor de măsurat (unidimensionale/multidimensionale), transformarea semnalelor de măsurare și convertirea/corectarea valorilor de măsurare, în vederea obținerii valorii măsurandului.

Într-un sistem general de măsurare (figura. 1.1.), elementele senzoriale transformă mărimile de măsurat (neelectrice), circuitele de convertire, adaptare și amplificare convertesc și amplifică semnalele în semnale analogice iar circuitele de afișare și memorare afișează și înregistrează rezultatele măsurării.

Aprecierea unui sistem de măsurare se face prin diferite proprietăți, precum proprietățile statice de transfer (ex.: precizie), proprietățile dinamice de transfer (ex.: timpul de reglare), rentabilitatea, fiabilitatea, etc.

Traductorul este un dispozitiv/sistem tehnic care stabilește o corespondență între valorile unei mărimi electrice și valorile unei mărimi neelectriuce (mecanice).

Traductoarele sunt elemente ce sunt integrate în structura sistemelor mecatronice având rolul de a măsura valorile dimensionale, de a converti parametri, și de a analiză dimensiunea, pe baza căreia fiind luată o decizie asupra piesei măsurate.

În figură 1.1. este prezentată structură generală a traductoarelor care se compune din:

mărimea neelectrica ce se dorește a se verifica, măsura, analiza;

senzorul care reprezintă elementul de conversie a mărimi neelectrice în mărime electrice, utilizând diferite principii de măsurat (efectul Hall, câmpul magnetic, efectul piezoelectric, etc.);

microprocesorul & sistemul electronic care are rolul de a prelua semnalul de la senzor, de al amplifica, filtra, adapta și converti în semnale analogice ce sunt în concordanță cu majoritatea sistemelor automate;

convertoarele de semnal analogic – digital și digital – analogic pot fi integrate în traductor, depinde de producător, prin acestea se realizează comunicația digitală cu sisteme de calcul de nivel înalt;

procesorul care are rolul de a executa diverse operații pe baza semanlelor primite de la diverși traductori. Acesta poate afișa rezultatul, poate să îl transmită mai departe către alte sisteme de calcul din ierarhia de lucru din care face parte.

Figura următoare prezintă etapele prin care se „traduce” în general o mărime neelectrica într-o mărime electrică prin intermediul unui principiu de măsurat. Se pleacă de la mărimea de măsurat și se alege principiul de măsurat care îndeplinește cel mai bine cerințele prin care mărimea neelectrica este transformată în mărime electrică. Cu ajutorul microprocesorului și a sistemului electronic semnalul electric este amplificat, analizat, filtrat și adaptat într-un semnal electric analogic cunoscut care este transmis analogic sau digital către sistemele de calcul superioare. În structura traductorului este inclusă și o buclă de reglare internă a semnalului analogic prin intermediul căruia se realizează corecții de semnal și se îmbunătățește măsurarea mărimi neelectrice. Pentru a realiza transmisia semnalului electric proporțional cu mărimea de măsurat neelectrica unii producători integrează în traductor convertoare de semnal analogic – digital și în cazul în care traductorul are încorporate diverse funcții este integrat un al doilea convertor digital – analogic care este utilizat pentru apelul funcțiilor integrate.

Figura 1.1. Structura generală a unui traductor

1.2.Sisteme de măsurare

Sistemele de măsurare structurate au rolul de a prelua mărimile unidimensionale de măsurat și verificat și de a prelua vectorii de măsurat multidimensionali ce apar în majoritatea proceselor tehnice, au rolul să traducă semnalele de măsurare obținute și să le convertească, sesizând valoarea de măsurat, precum și rolul să corecteze vaaptiv de control dimensional

7.1.Descrierea generală a sistemului modular si adaptiv de control dimensional

7.2.Proiectarea modelului experimental

7.2.1.Structura echipamentului

7.2.2.Stabilirea solutiilor constructive

7.2.2.1.Sisteme de deplasare

7.2.2.2.Sisteme de ghidare

7.3.Principiul de masurare

7.4.Sistemul laser de masurare si control dimensional

7.4.1.Criteriile de selectare a senzorului

7.4.2.Erorile sistemului modular si adaptiv de control dimensional

7.5.Prelucrarea datelor de masurare

CAPITOLUL 8

Cercetari experimentale

8.1.Modul de desfășurare a încercărilor și experimentărilor

8.2.Verificarea masei

8.3.Verificarea intervalului de deplasare pe verticala pentru introducerea palpatorilor in campul de masurare

8.4.Verificarea intervalelor de masurare pe directiile X, Y, Z

8.5.Verificarea deplasarii pe directie longitudinala

8.6.Verificarea deplasarii pe directie transversala

8.7.Verificarea planitatii mesei de asezare a pieselor

8.8.Verificarea paralelismului directiei de deplasare longitudinala fata de planul mesei de masurare

8.9.Verificarea paralelismului directiei de deplasare transversala fata de planul mesei de masurare

8.10.Verificarea perpendicularitatii directiilor de deplasare transversala si longitudinala

8.11.Verificarea rezoluției la masurarea pe directie vertiala

8.11.1.Verificarea rezolutiei capului de masura cu contact

8.11.2.Verificarea rezolutiei capului de masura cu contact

8.12.Verificarea rezoluției la masurarea pe directie longitudinala

8.13.Verificarea incrementului de deplasare pe directie transversala

8.14.Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie verticala

8.15.Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie longitudinala

8.16.Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie transversala

8.17.Verificarea fortei de masurare a palpatorului de masurare cu contact

8.18.Verificarea greutatii maxime a piesei de masurat

8.19.Verificarea funcțiilor programului

CAPITOLUL 9

Concluzii. Contributii proprii. Moduri de

valorificare a rezultatelor. Directii viitoare de cercetare

9.1. Concluzii

9.2. Contributii proprii

9.3. Moduri de valorificare a rezultatelor

9.4. Directii viitoare de cercetare

BIBLIOGRAFIE

CAPITOLUL 1

Studiul metodelor și traductoarelor utilizate în prezent pentru controlul dimensional inteligent ultraprecis pe fluxul de fabricatie flexibil.

1.1.Baza tehnicii măsurării

Baza tehnicii măsurării presupune o privire de ansamblu asupra:

sistemelor de măsurare și lanțurilor de măsurare;

domeniilor de utilizare și problematicilor tipice;

proprietăților de transfer ale elementelor de măsurare;

caracteristicilor statice și dinamice ale elementelor de măsurare;

funcțiilor tipice de excitație și funcțiilor indiciale pentru elementele de transfer;

comportării în domeniul frecvență a elementelor de transfer de ordinul 1 și 2 ca și răspunsul indicial al acestora;

erorilor de măsurare sistematice și aleatoare, erorilor de liniaritate și limitelor erorilor tolerate și mărimilor și efectelor de influență;

funcțiilor de distribuție discrete ale valorilor de măsurare și distribuției normale;

funcțiilor gaussiene a erorilor și propagării erorilor aleatoare și sistematice;

În procesul de fabricație, tehnica măsurării are drept scop, prelucrarea mărimilor și vectorilor de măsurat (unidimensionale/multidimensionale), transformarea semnalelor de măsurare și convertirea/corectarea valorilor de măsurare, în vederea obținerii valorii măsurandului.

Într-un sistem general de măsurare (figura. 1.1.), elementele senzoriale transformă mărimile de măsurat (neelectrice), circuitele de convertire, adaptare și amplificare convertesc și amplifică semnalele în semnale analogice iar circuitele de afișare și memorare afișează și înregistrează rezultatele măsurării.

Aprecierea unui sistem de măsurare se face prin diferite proprietăți, precum proprietățile statice de transfer (ex.: precizie), proprietățile dinamice de transfer (ex.: timpul de reglare), rentabilitatea, fiabilitatea, etc.

Traductorul este un dispozitiv/sistem tehnic care stabilește o corespondență între valorile unei mărimi electrice și valorile unei mărimi neelectriuce (mecanice).

Traductoarele sunt elemente ce sunt integrate în structura sistemelor mecatronice având rolul de a măsura valorile dimensionale, de a converti parametri, și de a analiză dimensiunea, pe baza căreia fiind luată o decizie asupra piesei măsurate.

În figură 1.1. este prezentată structură generală a traductoarelor care se compune din:

mărimea neelectrica ce se dorește a se verifica, măsura, analiza;

senzorul care reprezintă elementul de conversie a mărimi neelectrice în mărime electrice, utilizând diferite principii de măsurat (efectul Hall, câmpul magnetic, efectul piezoelectric, etc.);

microprocesorul & sistemul electronic care are rolul de a prelua semnalul de la senzor, de al amplifica, filtra, adapta și converti în semnale analogice ce sunt în concordanță cu majoritatea sistemelor automate;

convertoarele de semnal analogic – digital și digital – analogic pot fi integrate în traductor, depinde de producător, prin acestea se realizează comunicația digitală cu sisteme de calcul de nivel înalt;

procesorul care are rolul de a executa diverse operații pe baza semanlelor primite de la diverși traductori. Acesta poate afișa rezultatul, poate să îl transmită mai departe către alte sisteme de calcul din ierarhia de lucru din care face parte.

Figura următoare prezintă etapele prin care se „traduce” în general o mărime neelectrica într-o mărime electrică prin intermediul unui principiu de măsurat. Se pleacă de la mărimea de măsurat și se alege principiul de măsurat care îndeplinește cel mai bine cerințele prin care mărimea neelectrica este transformată în mărime electrică. Cu ajutorul microprocesorului și a sistemului electronic semnalul electric este amplificat, analizat, filtrat și adaptat într-un semnal electric analogic cunoscut care este transmis analogic sau digital către sistemele de calcul superioare. În structura traductorului este inclusă și o buclă de reglare internă a semnalului analogic prin intermediul căruia se realizează corecții de semnal și se îmbunătățește măsurarea mărimi neelectrice. Pentru a realiza transmisia semnalului electric proporțional cu mărimea de măsurat neelectrica unii producători integrează în traductor convertoare de semnal analogic – digital și în cazul în care traductorul are încorporate diverse funcții este integrat un al doilea convertor digital – analogic care este utilizat pentru apelul funcțiilor integrate.

Figura 1.1. Structura generală a unui traductor

1.2.Sisteme de măsurare

Sistemele de măsurare structurate au rolul de a prelua mărimile unidimensionale de măsurat și verificat și de a prelua vectorii de măsurat multidimensionali ce apar în majoritatea proceselor tehnice, au rolul să traducă semnalele de măsurare obținute și să le convertească, sesizând valoarea de măsurat, precum și rolul să corecteze valorile măsurate obținute prin prelucrarea valorii de măsurare, așa încât să obțină rezultatul măsurării sau măsurandul.

Sistemele de măsurare pentru a-și juca acest rol descris mai sus, trebuie să cuprindă în structura sa, elementele de senzorică care traduc mărimile de măsurat în semnale electrice, circuitele de măsurare care convertesc semnalele electrice, amplificatoarele de măsurare care amplifică semnalele electrice convertite, dispozitivele de calcul analogic care calculează și obțin semnalul analogic unificat și convertoarele analogic/numerice care transformă semnalul de măsurare analogic în semnal de măsurare numeric.

Datorită faptului că, elementele de senzorică nu sunt perfecte, semnalele de măsurare sunt adesea falsificate, situație ce face necesară o eventuală corectare a semnalului și totodată o prelucrare a semnalului de măsurare, după care se va ajunge la valoarea măsurandului.

Acest lucru impune deja, existența pe lângă elementele de senzorică și existența sistemelor de măsurare inteligente.

Pe lângă sistemele de măsurare existente în procesele de măsurare, există și omul care primește informația de măsurare, ceea ce conduce la existența următoarelor situații ale sistemelor, în:

procese de măsurare / verificare și testare în cercetare și în laboratoarele de cercetare-dezvoltare, pentru domeniul controlului tehnic;

procese industriale în flux pentru realizarea și distribuția de produse fluide, energetice și bunuri de larg consum;

procese individuale / descentralizate;

Problematica principală a sistemelor, constă în asigurarea preciziei de calibrare, în gestionarea materiei și energiei, în controlul propriu-zis, în asigurarea calității, în comanda și reglarea procesului, în optimizarea fazelor procesului, în supravegherea și monitorizarea procesului, în semnalizarea și/sau de conectarea procesului și în conformanța evaluării procesului.

De aceea un sistem de măsurare este analizat și supus observațiilor de identificare a diferitelor proprietăți, fie proprietati statice de transfer, fie proprietati dinamice de transfer, fie proprietati de fiabilitate, fie proprietati de rentabilitate și fie posibilitatea de service.

Din punct de vedere al proprietăților statice de transfer, un sistem de măsurare este caracterizat astfel, y(x) = y0 + (y/x) (x-x0) + yn(x), de unde sensibilitatea, (x) = dy (x)/dx = y/x + dyn(x)dx.

Din punct de vedere al proprietăților dinamice de transfer, un sistem de măsurare este caracterizat astfel: edin(t) = y(t) – Kx(t), ca diferență între semnalul real de ieșire y(t) și semnalul nominal neîntârziat Kx(t), ce ar fi rezultat în lipsă de inerție la aceeași mărime de intrare.

Sistemele de măsurare, utilizate în procesele de măsurare, sunt afectate de erori, fie de erori sistematice (erori deterministe), fie de erori întâmplătoare (erori aleatoare), în funcție de efectele de influență și de modificările remanente sau dependente de timp, ale mărimilor de măsurat pe de o parte, iar pe de altă parte, în funcție de cauzele ce nu pot fi măsurate și reproduse cu cunoștințele și posibilitățile actuale și reflectate prin funcții de distribuție și prin indicatori statistici.

Pentru asigurarea caracteristicilor de transfer ale sistemelor de măsurare, este foarte importantă structura interconectării „blocurilor de măsurare individuale”, structură ce poate cuprinde: structura în lanț, structura paralelă și structura în buclă.

1.3.Tehnici și sisteme de măsurare

Tehnica măsurării are sarcina să pună măsurile undimensionale de măsurat si vectorii de măsurat multidimensionali care apar in procesele tehnice, să traducă semnalele de măsurare obținute și să le convertească, precum și să corecteze valorile de măsurare obținute, astfel încât să se obțină rezultatul măsurării cerute (măsurandul).

In sistemele de măsurare (figura 1.2.), senzorii traduc mai întâi mărimile de măsurat, în general acelea vectoriale, într-un semnal de măsurat electric.

Figura 1.2

Acesta este convertit cu circuite de măsurare, amplificatoare de măsurare si dispozitive de calcul analogic corespunzătoare, astfel încât să obțină un semnal analogic unificat.

Se introduce un convertor analog numeric, care transformă semnalul de măsurare analogic într-unul numeric. După o prelucrare a valorii de măsurare, se ajunge la informațiile căutate.

Informațiile pot fi afișate analogic sau numeric. In sistemul de măsurare, conversiile liniare de semnale de măsurare joacă un rol important.

Din cauza elementelor de măsurare imperfecte, semnalele de măsurare sunt adesea falsificate.

In astfel de cazuri este necesară o eventuală corectare a semnalului; în acest fel, numai după prelucrarea semnalului de măsurare la o serie de aplicații se ajunge la valoarea măsurandului.

Problematica tipică asociată mijloacelor de măsurare este:

asigurarea preciziei (calibrare);

gestionarea (energie, masă, număr de bucați);

controlul (ex. cu calibru);

asigurarea calității;

comanda și/sau reglarea;

optimizarea

supravegherea;

semnalizarea și/sau deconectarea;

componenta cu prescriptiile, etc.

1.4.Generalități – senzori și traductori utilizați în măsurare și control dimensional

Rolul important al senzorilor și traductoarelor se identifică la proiectarea și exploatarea sistemelor de măsurare și automatizare pentru determinarea interconectării, în cadrul procesului tehnic și pentru convertirea mărimilor de măsurat neelectrice în semnale electrice.

În cadrul sistemului integrat, fiecare senzor conține un circuit de evaluare, prin intermediul căruia semnalul este convertit într-un semnal de frecvență sau într-un semnal de amplitudine, un circuit de amplificare, un circuit de conversie în format de semnal numeric și facilități pentru prelucrarea analogică sau numerică a semnalului.

În procesul de măsurare, realizarea efectului de măsurare de către senzor, necesită pe de o parte atât măsuri constructive și de tehnică de fabricație cât și măsuri de calibrare și de recalibrare, iar pe de altă parte să dispună și de facilitățile necesare pentru funcționare, cum sunt energia auxiliară și/sau semnalele de comandă.

În general, senzorii sunt parte integrantă a mecatronicii formând un sistem „mecano-electro-opto-informatic” destinat identificării și determinării unor proprietăți și îndeplinind o serie de funcții, de la emitere semnal de intrare la condiționarea informației, selectarea și adiționarea informației, amplificarea și transformarea/prelucrarea informației și procesarea completă a informației pentru liniile de comunicație către mediul intern și mediul extern al unei entități și/sau al unei societăți postindustriale.

În sistemele mecanice, sunt utilizați senzori liniari și de rotație pentru sesizarea/măsurarea deplasărilor liniare și unghiulare prin fixarea lor pe axele de translație și de rotație tehnice/tehnologice.

Acești senzori sunt construiți pe diferite principii de funcționare, corespunzătoare diferitelor efecte fizice.

1.5.Clasificarea senzorilor și a traductorilor utilizați în măsurare și control dimensional

Senzori și traductori (encodere) se pot clasifica după o diversitate mare de criterii, după tipul aplicației, după principiul de măsurare, după precizie și acuratețe, după domeniul de măsurare, precum și alte.

Clasificarea senzorilor și traductorilor utilizați în măsurare și control dimensional după tipul aplicației:

Traductori (encodere) și senzori de deplasare și poziție liniari – Dispozitive utilizate pentru detecția schimbărilor de deplasare și măsurarea acesteia. Din această categorie fac parte următori traductori descriși și exemplificați în cele ce urmează.

Traductorul capacitiv liniar de deplasare/poziționare – este dispozitivul care detectează poziția/deplasarea utilizând principiul capacitiv (figura 1.3.).

Principiul acestui tip de traductor de măsurare se bazează pe cât de ideal sunt și funcționează cele două plăcuțe ale traductorului capacitiv. Cele două plăcuțe sunt reprezentate de senzor și obiectul față de care se măsoară deplasarea. Dacă un curent alternativ traversează traductor capacitiv, amplitudinea tensiuni este proporțională cu distanța dintre electrozi.

Acest tip de traductor este utilizat doar dacă există necesitatea unei acuratețe de măsurare/poziționare mare. Principiul de măsurare capacitiv este cea mai precisă metodă pentru măsurarea deplasărilor. Acest principiu necesită ca mediu o „cameră curată” datorită faptului că o schimbare a dielectricului afectează rezultatul măsurători. Traductor măsoară deplasarea față de orice obiect fără să țină cont de permeabilitate, rezistență, sau grosime.

Compania Micro-Epsilon comercializează traductori de acest tip, vârful gamei fiind reprezentat de traductorul capaNCDT, modelul CS005 cu un domeniu de măsurare de 0,05 mm, cu o liniaritate de 0,2% Full Scale Output, rezoluție statică la 2 Hz de 0,0375 nm, rezoluție dinamică la 8,5 Hz de 1 nm, domeniul de temperatură de la -50ºC la 200ºC și aria activă de măsurare fiind egală cu un diametru de 1,3 mm.

Traductorul liniar cu curenți Eddy – detectează distanța utilizând un câmp magnetic generat de o referință și care este detectat de bobine.

În funcție de tipul de material (materiale magnetice, nemagnetice, feroase și neferoase) a cărui deplasare se urmărește a se măsura se utilizează traductorul cu curenți Eddy specific acelui tip de material

Un curent alternativ cu o frecvență înaltă parcurge o bobină ce este încapsulată în traductor. Câmpul electromagnetic al bobinei induce curenți Eddy în materialul a cărui deplasare se măsoare producând o modificare a rezistenței bobinei.

Această schimbare a impedanței produce un semnal electric liniar proporțional cu distanța dintre obiectul a cărui distanță se măsoară și traductor. Erorile de măsurare ce depind de temperatură sunt reduse la minim utilizând o metodă de compensație electronică

Avantajele acestui tip de traductor sunt reprezentate de faptul că nu necesită întreținere, au o liniaritate sub 0,25% FSO, permite compensarea activă a temperaturii și are un domeniu flexibil de calibrare. De exemplu traductorul U05 de la firma Micro-Epsilon (figura 1.4.) are un domeniu de măsurare 0,5 mm, cu o liniaritate de 0,25 % FSO, repetabilitate 0,05 µm, rezoluție 0,025 µm și un domeniu de temperatură de lucru de -50ºC până la 150ºC.

Traductor de poziționare Hall – este un dispozitiv de poziționare fără contact care convertește energia dintr-un câmp magnetic într-un semnal electric. Efectul Hall constă în apariția unei tensiuni transversale în prezența unui câmp magnetic.

Efectul Hall apare întotdeauna când un conductor sau un semiconductor, traversat de un curent electric, este supus acțiunii unui câmp magnetic perpendicular pe direcția curentului și se manifestă prin apariția unei tensiuni, denumită tensiune Hall (figura 1.5.). Companiile care produc acest tip de senzor sunt Festo, Carlton-Bates Company, Carr Lane Manufacturing Co., Honeywell Sensing and Control, SKF/North America, etc.

Traductori de poziționare liniari inductivi și limitatori – sunt dispozitive fără contact care determină coordonatele unui obiect față de o referință.

Traductorii inductivi măsoară deplasarea obiectelor metalice fără a intra în contact cu acestea.

Precizia, determinarea cu exactitate a traiectoriei, unghiurile și poziționare precum și rezultatul unui proces de control fin constituie bază pentru toate creșterile de productivitate automate.

Traductori de distanță inductivi garantează o înaltă repetabilitate și pot lucra cu rezoluții maxime de până la 4 nm.

Traductori comercializați de Baumer Group pe lângă rezoluție, repetabilitate, acuratețe asigură și un domeniu de temperatură foarte bun.

Traductorul IPRM 12 (figura 1.6.) are un domeniu de măsurare de maxim 2 mm, eroarea liniară fiind de ± 50 µm, cu o rezoluție dinamică la 520 Hz < 0,06 µm și cu o eroare de temperatură de ± 10 µm pentru un domeniu de temperatură cuprins între 0 și +60 ºC.

Traductor (encoder) liniar – sesizează și transformă numeric schimbarea poziției, măsoară și transmite această deplasare sistemului de control. Acest tip de (traductor) encoder este ideal pentru mașini și alte tipuri de echipamente ale căror axe sunt într-o buclă închisă din punct de vedere al automatizării, ca de exemplu mașinile de găurit, mașinile de frezat, strungurile, etc.

Acest tip de traductor se poate împărți după modul de citire în absolut și incremental, după tehnologie în optic, magnetostrictiv, magnetoresistiv și inductiv.

Comportamentul dinamic al (traductorului) encoderului liniar îl transformă într-un traductor fiabil ce poate fi utilizat la viteze ridicate și accelerații mari ceea ce face posibilă implementarea lor în construcția unor mașini foarte dinamice. Traductorul (encoderul) liniar măsoară poziția axelor liniare fără elemente adiționale mecanice. Buclă închisă de control pentru acest tip de traductor include și un feedback al sistemului de măsurare mecanic, astfel erorile mecanice pot fi detectate și corectate de către sistemul electronic de control.

Un traductor cu scanare optică are încorporat standarde de măsurare formate din perioade denumite gradații incrementale (figura. 1.7.).

Aceste gradații sunt aplicate unei axe pe care se deplasează sania ce are atașat traductorul. Utilizând acest tip de traductor poziția este imediat disponibilă utilizând gradațiile (cod structurat absolut serial). Compania HEIDENHAIN produce astfel de encoderi liniari din care face parte și modelul LC 483 ce are următoarele caracteristici: gradul de acuratețe de ± 0,3/0,5 µm, lungimea de măsurare ce poate varia de la 70 mm la 1240 mm, pentru un grad de acuratețe de ± 0,3 µm îi corespunde o rezoluție de 0,005 µm și cu un timp de calcul de 5µs.

Potențiometrii liniari – sunt senzori care produc o rezistență proporțională cu deplasarea. Compania Betatronix împreună cu Texas Instruments au dezvoltat un potențiometru liniar utilizat în prezent în construcția unor rachete și în același timp și-au extins domeniul de activitate în direcția senzorilor de măsurare.

Au dezvoltat potențiometre liniare care au un domeniu de măsurare de la 12,7 mm la 152,4 mm, cu o acuratețe de 0,0508 mm, cu un domeniu de temperatură între -53.8ºC și 51,6ºC.

Transformatorul diferențial liniar variabil (LVDT) – are inductori într-un arbore cilindric tubular cu un nucleu cilindric solid, care produc un curent electric proporțional cu poziția nucleului (figura 1.8.).

Un astfel de traductor este produs de Columbia Reasearch Laboratories și se caracterizează printr-un sistem de măsurare complet integrat care lucrează la tensiune mică ce poate utiliză o baterie sau o sursă de curent conținu. Acest tip de traductor permite citirea și înregistrarea acurateții direct, fără a necesita un semnal auxiliar. Acești combină un sistem de traductor de tipul transformator diferențial liniar cu un oscilator sau demodulator miniaturizat și un amplificator într-o construcție compactă.

Calibrarea precisă a factorului de scară oferă acuratețe, o impedanță scăzută a semnalului de ieșire care este direct proporțional cu deplasarea liniară a obiectului față de traductor.

Tipul DDCP – 0100 are următoarele caracteristici: rata de deplasare ± 2,54 mm, domeniu de liniaritate 5,08 mm, liniaritate ± 0,25%, sensibilitate de 50 mV/0.0254 mm, acuratețe de ± 0,5%..

Traductorul magnetoresistiv liniar de poziție și limitator – au un semnal de ieșire rezistent liniar ce reprezintă distanța dintre un obiect față de un punct de referință. Caracteristica principală a acestor tipuri de traductori o reprezintă domeniul mare de temperatură de utilizare a acestora. Acest tip de traductor poate fi împărțit după modul de realizare a citiri în incremental și absolut.

Compania Measurement SpecialtiesTM comercializează traductori magnetici pentru măsurare precisă rotației sau deplasărilor. Traductorul KMA36 (figura 1.9.) comercializat de Measurement SpecialtiesTM combină un element magneto – rezistiv cu un convertor analog – digital și cu procesarea semnalului în pachete standard.

Utilizând tehnologia magnetorezistiva traductorul KMA36 este capabil să determine unghiul fără contact, poziția pe o bandă magnetică incrementală (banda pe care alternează polii magnetici) cu lungimea polilor de 5 mm. Acest tip de traductor poate fi utilizat datorită consumului redus de energie în multiple aplicații ce pot fi alimentate cu bateri.

KMA36 are o rezoluție de 13 Bit/0,04 grade, utilizează o tensiune între 3 și 5,5V, cu un domeniu de temperatură de -25ºC cu 85ºC.

Traductorii de poziționare magnetostrictivi – sunt senzori de poziție liniari fără contact care utilizează interacțiunea momentană dintre două câmpuri magnetice pentru a produce un impuls de tensiune care se deplasează de-a lungul unei unde. Un câmp este generat de de un magnet care se deplasează de-a lungul undei, iar celălalt aparține undei însuși.

Compania MTS SENSORS comercializează traductori magnetostrictivi (figura 1.10.) utilizând tehnologia magnetostrictivă ce prezintă avantaje și performanțe superioare potențiometrelor și LVDT. Avantajele acestor traductori magnetostrictivi constă în măsurarea deplasări fără contact, repetabilitatea, fără deviații și faptul că nu necesită încapsulare.

Caracteristicile traductorilor produși de MTS SENSORS pentru tipul CS se caracterizează prin domeniul de măsurare cu o lungime maximă ce variază între 72 mm și 250 mm, repetabilitate de ± 25 de microni, rezoluție de 0,0015% și neliniaritate de ± 0,15 mm.

Encoderul optic liniar – utilizează tehnologia bazată pe fibră optică pentru a sesiza poziția și deplasarea.

Acest tip de măsurare cu fibră optică oferă o înaltă acuratețe, măsurări absolute a poziției și deplasării și este foarte potrivit a fi utilizat în locuri dificile ce ar crea probleme de montaj în cazul altor sisteme de control al deplasări.

Tehnologia bazată pe fibră optică este în continuă dezvoltare prin îmbunătățirea procesului de fabricație prin monitorizarea performanțelor ale unor proprietăți specifice în timp ce va oferi informații despre deplasările din timpul operațiilor.

Sistemul de măsurare optic cu fibră optică (figura 1.11.) produs de FISO Technologies are un domeniu de măsurare între 0 și 20 mm cu o rezoluție de 0,002 mm, o acuratețe de ± 0,02 mm și un domeniu de temperatură de -20ºC până la 100ºC.

Senzorul de poziționare optic cu triangulație – utilizează undele reflectate pentru a localiza poziția și deplasarea. Sursa acestei unde poate fi o diodă emițătoare de lumină (LED), lumina infraroșie (IR) sau un laser.

Acest tip de senzor (figura 1.12) se poate împărți după modul de realizare a scanării în senzori cu scanare cu punct, cu linie și pe toată suprafața obiectului.

O diodă laser formează un punct pe suprafața obiectului ce se deplasează, lumina difuză ce se reflectă este proiectată pe un senzor. Dacă distanța dintre senzor și obiectul ce se deplasează se schimbă se modifică și unghiul de observare a luminii reflectate pe senzor. Senzorul optic cu triangulație detectează deplasarea de la distanțe diferite cu un punct laser mic care face posibilă măsurarea celor mai mici piese. Acest tip de măsurare datorită faptului că nu implică contact între piesă și senzor, deci nu afectează măsurarea, este foarte bun pentru implementarea în sisteme de măsurare mecatronice rapide.

Compania Micro-Epsilon produce senzori ce utilizează principiul de funcționare descris mai sus, modelul ILD 1700-2 prezintă următoarele caracteristici: domeniu de măsurare fiind între 24 mm și 26 mm, liniaritate de 2 µm, rezoluție statică de 0,025 µm și dimetrul punctului laser de măsurare de 35 µm.

Senzorii fotoelectrici – utilizează emițătoare și receptoare pentru a detecta prezența, absența sau distanță obiectului vizat. Senzori fotoelectrici se pot împărți după tehnologia utilizată în construcția acestora în senzori cu raza laser, senzori difuzi, reflexivi, divergenți, polarizați reflexivi, convergenți, cu plan fix de suprimare a fundalului și cu plan de fundal variabil.

Potențiometrele multitura cu cablu flexibil – sunt utilizate pentru a măsura mișcare și deplasare obiectelor. Un cablu sau o sârmă este atașată unui obiect și pe măsură ce se mișcă traductorul produce un semnal electric proporțional cu lungimea sârmei.

Principiul de măsurare pe baza căruia este construit acest tip de traductor de deplasare utilizează un cablu flexibil de oțel care este atașat de acesta ce produce un semnal proporțional. Măsurarea deplasări se realizează cu o acuratețe și cu un răspuns dinamic mare care sunt 5garantate de calitatea înaltă a componentelor. Compania Micro-Epsilon comercializează o serie întreagă de astfel de traductori cu variate tipuri de semnale de ieșire, cu posibilitatea utilizatorului de a alege traductorul potrivit pentru implementare. Din această categorie face parte și traductorul WDS-100-P60 (figura 1.13.) ce prezintă următoarele caracteristici, domeniul de măsurare fiind de 100 mm, liniaritate de ±0,05% FSO, rezoluție quasi infinite și cu un domeniu de temperatură de la 20ºC la 80ºC.

Senzorul optic cu timp de deplasare – determină deplasarea și distanța măsurând timpul necesar lumini pentru a parcurge distanța până la obiect și înapoi.

Acest tip de senzor se poate împărți după lungimea de undă în conținu și lungimi de unde cu puls sau după tipul de scanare cu punct și pe toată suprafața obiectului.

Senzorul optic cu timp de deplasare în general are un domeniu de măsurare cuprins între 0,2 m și 3000 m cu o rezoluție maximă de 0,1 mm.

Senzorul de poziție liniar cu ultrasunete și limitatori – utilizează unde ultrasonice în combinație cu lumina și citirea frecvenței pentru sesizarea poziționări și deplasări. Acești senzori se pot împărți după tipul de tehnologie utilizată în senzori ce utilizează tehnologia electrostatică și senzori ce utilizează tehnologia ceramică. Acest tip de senzor se utilizează în principal pentru determinarea corectă a poziției piesei.

Senzorii de poziționare liniară cu reluctanță variabilă și limitatori – sunt dispozitive fără contact care utilizează tehnologia bazată pe reluctanță variabilă și al cărui semnal de ieșire reprezintă distanța dintre obiect și un punct de referință.

Encodere (traductoare) și senzori de poziționare unghiulari – Dispozitive pentru sesizarea și măsurare mișcări unghiulare, a vitezei și a poziției, ce include encodere, rezolvere și senzori de poziționare rotativi. În cadrul acestei categorii au fost definiți și exemplificate dispozitivele ce o alcătuiesc.

Encoderul rotativ absolut – realizează măsurarea unghiului prin indexare optică, mecanică sau magnetică. Traductori bazați pe acesta tehnologie nu își pierd poziția după ce se oprește alimentarea dar în schimb oferă poziția absolută la pornire fără a necesita a efectua un ciclu de referință. După tehnologie encoderele rotative absolute (figura 1.14) se pot împărți în optice, magnetice, mecanice și cu fibră optică.

Compania Everight Pozition este specializată pe problemele de măsurare unghiulară și spre deosebire de alte firme oferă o gamă largă de senzori și traductoare ce utilizează diverse principii de măsurare care să corespundă cerințelor impuse de diverse aplicații industriale.

Encoderele rotative absolute produse și comercializate de către compania Everight Pozition, modelul RE237 se caracterizează printr-o rezoluție (număr de impulsuri în cuadratură pe rotații) ce poate varia între 4096 și 32000, precizia pentru o rezoluție > 4096 este de ±0,08º și o viteză maximă de 10000 rpm.

Encoderele rotative incrementale – sunt senzori multitura care realizează măsurarea unghiului prin numărarea indexului (numărului de ture). Acest tip de senzor nu are o referință față de care să efectueze măsurarea, aceasta se realizează relativ față de poziția de pornire. După tehnologie encoderele rotative incrementale se pot împărți în optice, magnetice, mecanice și cu fibră optică.

Compania Baumer comercializează encodere rotative incrementale cu sisteme optice și magnetice de sesizare a deplasărilor ce sunt utilizate în aplicații unde viteza de măsurare și de achiziție a datelor este necesară.

Modelul BDK realizat (figura 1.14) de Baumer se caracterizează printr-o rezoluție cuprinsă între 7200 și 3200 pași/rotație, sistem de sesizare optic, viteza de lucru ce poate varia între 6000 și 12000 rpm în funcție de gradul de protecție (IP 42/65) și un domeniu de temperatură între -20ºC și 85 ºC.

Encoderele rotative cu disc – sunt traductori de formă rotundă sau de forma unui disc care au spații/marcaje uniform distanțate. Acest tip de dispozitive de măsurare sunt utilizați în medii industriale severe.

Senzorii de poziționare rotativi – include potențiometre, rezolvere și o varietate de senzori ce se bazează pe tehnologia magnetică sau capacitivă. Senzori sunt realizați pentru deplasări unghiulare mai mici de o tură sau pentru deplasări multiture.

Rezolverele sunt dispozitive analogice ce transformă deplasarea unghiulară în semnal electric. Un astfel de dispozitiv este produs de compania General Dynamics cu aplicații în domeniul militar, aeronautic, industrial în sistemele de poziționare cu bile, medical, etc.

Rezolverele (figura 1.15.) se bazează pe teoria transformatoarelor de energie, cele două bobine din cadrul unui transformator sunt reprezentate de două circuite imprimate cu multipli poli, un circuit fiind staționar (stator) și unul care se rotește (rotor). Tensiunea rezultată variază cu schimbarea poziției rotorului față de stator. Pe măsură ce rotorul se învârte, amplitudinea tensiuni secundare se modifică modulând semnalul de ieșire.

Acest tip de dispozitive au o acuratețe de ± 3 secunde și o frecvență de 2000 Hz.

Senzori de proximitate și de prezență – Senzori și instrumente pentru proximitate (senzori capacitivi, fotoelectrici, inductivi, senzori Hall, ultrasonici, etc.).

Senzorii capacitivi de proximitate – detectează prezența sau proximitatea față de o țintă utilizând tehnologia capacitivă.

Senzorii de evitare a coliziuni – utilizează diferiți tipuri de senzori de proximitate pentru a detecta prezența a unui obiect sau a unui obstacol.

Senzorii de proximitate cu curent Eddy și limitatori – detectează prezența sau apropierea unei ținte utilizând sesizarea câmpului magnetic generat de o bobină de referință.

Senzorii de proximitate cu fibră optică – utilizează tehnologia fibrei optice pentru a detecta apropierea unui obiect.

Senzorii de proximitate cu efect Hall – sunt utilizați pentru a detecta apropierea sau absența unui obiect magnetic utilizând distanță critică.

Senzorii inductiv de proximitate – detectează prezența sau absența unui obiect utilizând distanță critică.

Senzorii de proximitate magnetic – sunt dispozitive ce utilizează principiul inducției, reluctanței variabile, rezistenței magnetice sau efectul Hall. Senzorul detectează prezența sau absența unui obiect utilizând distanță critică.

Senzorii fotoelectrici – utilizează emițători și receptori pentru a detecta prezența sau absența unui obiect.

Senzor de ecran – se compun dintr-o suprafață transparentă înconjurată de o matrice de senzori care asigură informația poziției unui procesor.

Senzor ultrasonic de proximitate – utilizează undele reflectate sau transmise pentru a detecta prezența sau absența unui obiect.

Traductorii pneumo electronici – sunt dispozitive ce utilizează presiunea și curgerea aerului pentru a măsura și a clasifica caracteristicile dimensionale. Oferă un grad înalt de viteză și o acuratețe pentru utilizarea în mediile industriale ce au un volum mare de producție. Instrumentele metrologice bazate pe presiunea aerului oferă date comparative și cantitative pentru măsurarea rugozitate, adâncimi, diametrelor interioare, diametrelor exterioare, etc.

Tampoanele pneumatice sunt dispozitive ce evaluează dimensiunea găurilor și a fantelor și pot să compare încadrarea toleranțelor în limitele impuse de proiectantul respectivei piese verificate.

Inelele pneumatice sunt dispozitive ce funcționează în același mod ca și tampoanele pneumatice dar spre deosebire de acestea inelele verifică arborii, și alte piese de revoluție.

Calibrele trece nu trece sunt dispozitive ce compară măsurătorile față de limitele impuse, caracteristică prin care se definește acest dispozitiv este reprezentată de ușurința cu care se verifică piesa.

Sistemele pneumatice sunt sisteme complexe de dimensiuni mari utilizate pentru măsurarea pieselor mari. Aceste dispozitive sunt alcătuite din mai multe sisteme de control, sisteme de prindere sau alte componente pentru prindere și transportul pieselor în timpul inspecției.

Capetele pneumatice sunt capete/probe de măsură electronice, pneumatice, optice sau mecanice care se conectează la o telecomandă sau alte dispozitive ce au rolul de a afișa rezultatele prelevate.

Echipamentele video sunt dispozitive utilizate pentru captură de imagini, procesare, afișare și stocare a semnalelor analogice și digitale.

1.6. Sisteme de control utilizate în domeniul măsurărilor și controlului dimensional

Automatizarea este o ramură a tehnicii, al cărei scop este ca mașinile și instalațiile să lucreze automat, deci independente de o continuă și/sau directă intervenție a forței de muncă umane.

Sistemele de automatizare in ultimile decenii au cunoscut o diversificare, astfel s-au dezvoltat sisteme specializate bazate pe::

Calculatoare

Microprocesoare

Automate programabile (PLC si PAC)

FPGA (field-programmable gate array)

Calculatoare – sunt dispozitive electronice programabile care acceptă date, execută instrucțiuni preînregistrate, execută operații logice și matematice și afișează rezultatele. Softul asigură procesarea informației de către unitatea centrală care execută instrucțiuni și controlează operațiile celorlalte componente: memorii, hard discuri, dispozitivele de intrare (tastatura și mouse) și dispozitivele de ieșire (imprimantă, monitor, etc.).

Există câteva tipuri de computere: supercomputere, mainframes, minicomputere, workstations, calculatoare personale și alte dispozitive de control.

Supercomputere (figura 1.16) sunt calculatoare rapide care sunt utilizate în aplicații care efectuează operații logice și matematice și afișează rezultatul. Pe aceste calculatoare sunt rulate un număr limitat de programe spre deosebire de mainfremuri pe care rulează o multitudine de aplicații.

Minicomputerele au o putere de calcul mai mică față de mainframuri dar sunt mai puternice decât o stație dedicată (workstation). Workstations sunt calculatoare dedicate către o anumită activitate ce lucrează într-o rețea pentru transferul de date și sunt utilizate pentru proiectare grafică (CAD), în procesul de producție pentru controlul acestuia (CAM), pentru dezvoltarea de softuri, în industria medicală pentru realizarea de imagini și pentru sisteme de vânzare online (POS).

Calculatoarele personale sunt calculatoarele de dimensiuni mici comercializate și accesibile oricărui individ.

Alte dispozitive de control pot fi reprezentate de telefoanele mobile (smartphon-uri) și de alte gadgeturi care au o diversitate mare de funcții.

Microprocesoarele – încorporează funcțiile unui procesor de calculator personal într-un singur circuit integrat. Este un procesor cu multiple utilizări, un dispozitiv programabil care are ca intrări pachete de date digitale, procesează datele conform instrucțiunilor din memorie și oferă rezultatele prin intermediul elementelor periferice. Acest tip de microprocesor (figura 1.17.) se întâlnește în calculatoarele personale fiind integrate în acestea având funcții variate. Acestea sunt integrate într-un circuit, utilizate pentru controlul digital pentru o multitudine de aplicații ce sunt utile în domeniul automobilelor, telefoniei mobile și în procesele industriale de control.

Automate programabile (P.L.C. și P.A.C.) – aceste tipuri de automate se pot împarte în automate programabile logice și automate programabile cu sistem de operare.

Automatul programabil logic (P.L.C.) este un computer digital utilizat pentru automatizarea proceselor electromecanice, pentru controlul mașinilor de pe linia de asamblare într-o fabrică. Aceste tipuri de automate sunt utilizate în diverse industrii și integrate într-o multitudine de mașini cu diverse funcții.

Acest tip de automatizare este conceput pentru intrări multiple și ieșiri, pentru utilizarea într-un interval de temperaturi extins și pentru a rezista la vibrațiile generate de cinematică mașinilor pe care le controlează și la impactul accidental cauzat de diverși factori. Programul de control al acestor tipuri de automate este în general protejat printr-o copie sau este stocat pe o memorie nonvolatila.

PLC-ul (figura 1.18.) este un sistem în timp real deoarece ieșirile rezultatele trebuie să fie produse în răspuns la condiții de intrare într-un interval de timp limitat, în caz contrar se vor produce operațiuni neintenționate ce va avea ca efect rezultate nedorite, rebuturi în cazul unor mașini ce realizează piese sau ansamble sau chiar la defecțiuni ale mașini în sine.

Automat programabil logic este programat în grafică logică („ladder logic”), notațiile utilizate pentru programare au fost alese astfel încât să reducă timpul de programare.

Automat programbil cu sistem de operare (P.A.C.) (figura 1.19.) este un automat compact care combină capabilitățile unui calculator cu sistem de operare și un automat programabil cu logică secvențială.

Procesele care utilizează aceste tipuri de sisteme de control sunt utilizate în industrie pentru procesele de control, pentru achiziția de date, pentru monitorizarea echipamentelor, în controlul mișcări, etc.

Datorită protocoalelor de comunicației cu care automatul este echipat, TCP/IP, OLE pentru controlul proceselor și SMTP, sunt capabile să transfere date de la mașina pe care acesta o controlează la alte mașini și componente din rețeaua sistemului său către aplicații și baze de date.

F.P.G.A. (field programmable gate array) – este un circuit integrat configurabil pentru o multitudine de aplicații. Configurația F.P.G.A. este specificată utilizând un limbaj hard de descriere (H.D.L. – Hardware description language) similar cu cele pentru aplicațiile specifice circuitelor integrate (A.S.C.I. – Application-specific integrated circuit).

F.P.G.A.-urile (figura 1.20.) pot fi utilizate pentru implementarea oricărui funcți logice pe care un limbaj A.S.C.I. ar putea să o implementeze.

F.P.G.A.-urile conțin o logică programabilă numită „blocuri logice” și o ierarhie a interconectărilor reconfigurabile care permite blocurilor să fie lipite. Blocurile logice pot conține elemente de memorie și sunt configurate pentru a realiza funcții combinate complexe sau simple porți logice.

1.7.Arhitecturi de sisteme de senzori, traductoare, controlere și calculatoare

Arhitectura unui sistem reprezintă modelul conceptual care definește structura, comportamentul și mai multe puncte de vedere ale acestuia. Descrierea arhitecturi reprezintă descrierea formală și reprezentativă a sistemului organizată într-un mod care oferă suport pentru structura sistemului ce cuprinde componentele, proprietățile exterioare vizibile ale componentelor, relațiile dintre acestea și un plan specificând producătorii diverselor componente utilizate precum și capacitatea de dezvoltare a sistemului.

Limbajul utilizat pentru descrierea arhitecturilor se numește „architecture description language” (ADL).

Din punct de vedere tehnic arhitectura unui sistem reprezintă răspunsul descrierii și proiectării sistemului complex conform cu cerințele conceptuale și practice impuse de către o anumită situație.

Arhitectura este un set de reguli care definește o structură unitară și coerentă ce constă în elemente și conexiuni ce stabilesc cum aceste părți se îmbină și lucrează împreună. Arhitectura poate fi concepută dintr-o anumită perspectivă fiind axată pe un anumit aspect sau un punct de vedere ce se dorește a se îndeplini, realiza, crea.

Perspectivele sistemelor de arhitecturi pot deveni componente într-un sistem arhitectural de nivel înalt, servind la integrarea și unificarea într-o structură arhitecturală de nivel înalt.

O arhitectură trebuie să definească reguli, linii de ghidare sau constrângeri pentru a crea un sistem ce îndeplinește condițiile necesare implementării unor procese, divizii, etc.

Arhitectura unui sistem nu specifică detaliile pentru implementare, ci doar stabilește linii generale de ghidare care trebuiesc urmărite în realizarea implementării alegerilor tehnice.

Aceste condiții sunt foarte importante pentru componentele unei arhitecturi care integrează principii de extindere viitoare ale sistemului ce permit adăugarea ulterioară de noi capabilități care să fie adăugate la piesele anterioare utilizate creând un nou sistem ce îndeplinește condițiile necesare de realizare a funcțiilor dorite.

Sistemele de arhitecturi au fost identificate și clasificate în 8 categorii după cum urmează:

arhitecturi de sisteme colaborative

arhitecturi de sisteme utilizate în producție

arhitecturi de sisteme sociale

arhitecturi de sisteme tehnologice de informare și software

arhitecturi de sisteme strategice

arhitecturi hard

arhitecturi software

arhitecturi de tip enterprises

Schema 2.20 prezintă relațiilor dintre arhitecturile care intră în componența unui sistem de măsurare:

arhitecturi de senzori și traductori;

arhitecturi de interfețe de achiziție;

arhitecturi de sisteme de avertizare și protecție;

arhitecturi de sisteme de acționare;

arhitecturi de interfețe de acționare;

arhitecturi de networking;

arhitecturi de automate programabile;

arhitecturi de calculatoare industriale.

În figură 1.21. sunt evidențiate relațiile dintre arhitecturi prin intermediul săgeților care sunt fie unidirecționale sau bidirecționale cu „buclă închisă”.

Prin intermediul „buclei închise” se reglează unul sau mai mulți parametri sau se verifică dacă s-au îndeplinit condițiile necesare pentru execuția următoarei etape sau se verifică dacă s-a executat corect etapa anterioară înainte de a trece la următoarea.

În funcție de cerințele sistemului sunt înglobate diverse arhitecturi de sisteme (mecanice, electronice, etc.) care trebuie să îndeplinească diverse funcții de la execuție și verificare până la măsurare, afișare și transmitere de date.

În figură 1.22. este prezentată schema generală a arhitecturilor sistemelor utilizate în producție cu conexiunile dintre elementele componente și sistemele ce o alcătuiesc.

În componența unui arhitecturi de sisteme utilizate în producție aceasta se compune din senzori și traductori ce au rolul de a prelua informația din mediul de lucru, interfața de achiziție a semnalelor în cazul în care acestea nu sunt cele utilizate în mod frecvent, automatul programabil care are rolul de a asigura desfășurarea evenimentelor într-o ordine prestabilită, calculatorul industrial pentru a realiza o interfață cu utilizatorul și alte sisteme de nivel superior, de același nivel sau de nivel inferior, interfața de acționare prin intermediul căruia se pune în mișcare mașina.

Conexiunile dintre diferitele elemente ale unei arhitecturi de sisteme diferă în funcție de tipul elementelor, sistemelor conectate. Senzori și traductorii transformă mișcarea de deplasare prin variații ale tensiuni, curentului, rezistenței și frecvenței, deasemenea ei pot fi dotați după caz cu comunicație serială, paralelă, CAN, PROFIBUS, SSI, INTERBUS, Ethernet, DeviceNet și alte tipuri de comunicație specializate.

Pentru realizarea unui sistem ce are în componență senzori și traductori se determină în primul rând tipul și caracteristicile senzorului sau traductorului necesar pentru a îndeplini cerințele impuse, se va realiza conexiunea cu ajutorul unei interfețe de achiziție a datelor în cazul în care aceasta este necesară sau se conectează direct la calculatoare industriale sau automate programabile, ambele sisteme de calcul fiind dotate cu comunicație și semnale de nivel înalt pentru preluarea, prelucrarea și transmiterea datelor.

Automatul programabil în principal în cazul unui sistem utilizat în producție în care este integrat acesta are rolul de a asigura desfășurarea unor serii de evenimente precum și comunicație cu alte sisteme, calculatoarele industriale în plus asigurând și o legătură cu utilizatorul detaliind acțiunile sistemului.

În figură 1.23. – 1.24. am prezentat arhitecturile de sisteme la două instalații de control dimensional implementate la compania S.C. DACIA S.A. ce are rolul de a verificare piesele înainte de a intra pe linia de montaj.

În cadrul acestor sisteme s-a utilizat un calculator industrial, un automat programabil, un adaptor de semnal, o interfață de achiziție a semnalelor electrice, un sistem de marcare dotat cu cameră și traductori pneumo electronici și inductivi.

În figură 1.23. sistemul de acționare automat transmite către automatul programabil în format digital momentul când să realizeze măsurarea și starea în care se află în momentul respectiv (erori, starea de măsurare, starea de funcționare).

În momentul în care automatul programabil primește comanda de a măsura, acesta o transmite către calculatorul industrial care prin intermediul interfeței de achiziție realizează măsurătorile, le procesează, le afișează și le transmite către sistemul automat de acționare prin intermediul unui adaptor de comunicație.

Datorită faptului că s-a dorit înlocuirea parțială a echipamentului, comunicația între sistemul de control dimensional nou și sistemul automat de acționare a piesei, s-a întâmpinat probleme de comunicații între acestea care s-au soluționat prin utilizarea unui automat programabil ce are modul de intrări și ieșiri digitale și a unui adaptor de comunicație de la standardul RS232 la semnale de tip TTY-P.

Calculatorul PC care are funcția de a măsura cu ajutorul traductorilor 18 cote și de a verifica încadrarea valorilor măsurate în domenii prestabilite, vizualizarea datelor măsurate se face prin afișarea valorii fiecare cote măsurate și prin colorarea cu verde sau roșu a acestor valori.

Utilizarea automatului programabil a fost impus de către comunicația sistemului automat de acționare existent prin intermediul căruia s-a realizat comunicația între calculatorul industrial și acesta.

Prin utilizarea adaptorului se transmite către sistemul automat de control rezultatele privind piesa controlată.

În figură 1.24. sistemul de măsurare preia datele de la traductori prin intermediul interfeței de achiziție, în cazul de față un controlăr Mitutoyo, și sunt prelucrate și stocate de către calculatorul industrial.

În funcție de rezultatele măsurătorilor piesa se marchează cu ajutorul unui sistem de marcare dotat cu cameră pentru verificarea efectuării operației.

Acest sistem de control dimensional este dotat cu un automat programabil ce controlează senzorii de temperatură, barierele optice, senzori de cursă pentru sistemului de acționare, sistemul de acționare, senzori de prezență ușă și realizează interacțiunea dintre utilizatorul și sistemul de control dimensional prin intermediul panoului operator.

Barierele optice și senzori de ușă sunt utilizați pentru a asigura protecția utilizatorului conform cu normele impuse de către beneficiar.

Tot acest sistem este controlat prin intermediul softului integrat în automatul programabil și calculatorul industrial, comunicația între diferitele elemente ce alcătuiesc arhitectura sistemului se realizează prin standardul de comunicație RS232 și prin semnalele digitale.

CAPITOLUL 2

Studii si contributii privind identificarea si clasificarea de familii de arhitecturi geometrice pentru repere masurabile, precum si a tipurilor de masuratori inteligente intalnite in functie de frecventa lor.

2.1.Generalități privind arhitectura geometrică a reperelor măsurabile

Geometria reperelor măsurabile stă la baza diferitelor sisteme de arhitecturi utilizate în toate domeniile și mai ales în desenele de realizare a diferitelor repere, ansamble și sisteme ce sunt utilizate în variate scopuri funcționale.

Este prezentă începând cu prima schiță și terminând cu finalizarea ultimului reper. Astfel pentru a ușura realizarea acestor arhitecturi de sisteme s-a trecut la implementarea geometriei în informatica rezultând softuri specializate pentru diverse domenii industriale de activitate.

Softurile specializate au îmbinat geometria reperelor măsurabile cu matematica permițând realizarea de repere, subansamble, ansamble și sisteme de diverse tipuri care oferă un timp redus de realizare a acestora, un mod mai eficient de proiectare, realizarea unor analize complexe înainte de a se realiza fizic sistemul și detectarea eventualelor probleme de construcție sau de funcționalitate.

Softurile specializate de proiectare sau CAD (Computer-Aided-Design) reprezintă utilizarea computerelor în procesul de desenare, proiectare și documentare.

CAD-urile oferă o serie de instrumente ce îmbunătățește procesul de desenare, proiectare, documentare și procesul de execuție.

Programele CAD integrează standarde și convenții de desenare și proiectare, informații despre materialul utilizat, tratamentele la care este supus materialul, procesele prin care trec piesele și ansamblurile, dimensiunile și toleranțele pieselor și ansamblelor conform specificațiilor impuse de funcționalitatea aplicației.

În prezent sunt utilizate programe CAD care sunt specializate în reprezentarea pieselor și ansamblurilor în 2D (Autocad) cât și modelarea în 3D (Pro Engineering, Căția, SolidWorks) și în plus oferă pachete suplimentarea ce permit analize complexe ale mișcării precum și a eforturilor și momentelor din cadrul arhitecturilor de sisteme.

În principal programele CAD sunt utilizate pentru generarea de modele 3D detaliate, desene 2D utilizate pentru executarea pieselor și a ansamblelor, analiză cu element finit, analiză de forțe și momente precum și depistarea de erori în ansamble și mișcarea acestora.

2.2.Clasificarea și gruparea tipurilor de piese

Piesele se pot clasifica în funcție de procesul de fabricație, materialul din care se realizează, rolul funcțional, nivelul calitativ, al geometriei, al tehnologiei utilizate, al gabaritului și masei.

Procesul de fabricație este un proces de producție prin care se obține un produs fabricat. Procesul de fabricație cuprinde diferite procese tehnologice între care există legături funcționale, procese prin care se realizează transformarea succesivă a materiei prime sau semifabricatelor în produse finite. În cazul produselor mecanice, procesul de fabricație este constituit din următoarele categorii de procese tehnologice:

Piese obținute în cadrul procesului de elaborare a semifabricatelor – Procesul de elaborare a semifabricatelor trebuie să asigure calitatea materialului și proprietățile fizico-mecanice impuse și a formelor impuse. Obținerea semifabricatelor se poate realiza prin debitare din laminate, turnare, deformare la cald (forjare liberă, matrițare), deformare la rece sau sudare.

Piese obținute în cadrul procesului tehnologic de prelucrare – Procesul tehnologic de prelucrare are ca funcție modificarea formei geometrice și a dimensiunilor piesei de prelucrat, a stării suprafețelor (calității suprafețelor) materialului său semifabricatului, în scopul obținerii piesei finite – ca rezultat al prelucrărilor prin așchiere pe mașini-unelte. Piesa este prelucrată prin așchiere, prin diferite procedee: strunjire, frezare, rabotare, mortezare, găurire etc.

Piese obținute în cadrul procesului tehnologic complet de prelucrare – Procesul tehnologic complet de prelucrare a piesei este descris în documentația tehnologică, de exemplu: Planul de operații pentru prelucrări mecanice.

Piese obținute în cadrul procesului tehnologic de tratament termic și acoperiri de suprafață – Procesul tehnologic de tratament termic și acoperiri de suprafață urmărește asigurarea structurii necesare a materialului și a proprietăților fizico-mecanice impuse. Tratamentele termice (călire, revenire, îmbătrânire etc.) sau termochimice (cementare, nitrurare etc.) aplicate în acest scop se realizează în general după etapa prelucrărilor de degroșare a piesei. Unele piese sunt supuse, de asemenea, unor tratamente de suprafață (brunare, cromare, nichelare, eloxare etc.) în scopul protecției suprafețelor de acțiunea corozivă a mediului.

Piese obținute în cadrul procesului tehnologic de asamblare – Procesul tehnologic de asamblare este partea finală a procesului de fabricație prin care se obțin complete de piese, subansambluri și ansambluri care formează produsul final. Asamblarea unui subansamblu/ansamblu implică activități de asamblare a unor piese definitiv prelucrate sau a unor subansambluri, într-o succesiune bine stabilită, asigurând ajustajele și condițiile tehnice indicate în documentație.

Piese obținute în cadrul procesului tehnologic de control și de încercare – Procesul tehnologic de control și de încercare trebuie să asigure conformitatea produsului în fiecare etapă succesivă a procesului de fabricație și ca produs final. Conformitatea produselor aflate în curs de fabricație trebuie verificată prin inspecții sau încercări efectuate în puncte de inspecție (control) adecvate din procesul de fabricație. În afară de inspecțiile sau încercările efectuate de operatorii mașinilor (autoinspecții) se organizează puncte de inspecție fixe, amplasate în succesiunea operațiilor fluxului tehnologic.

Piese obținute în cadrul procesului tehnologic de recepție a produsului finit – Procesul tehnologic de recepție a produsului finit. Recepția produsului finit are obiectivul de a stabili dacă o unitate de produs ori un lot propus pentru livrare este acceptabil. Sunt disponibile mai multe variante de verificare a produsului finit.

Piesele se pot clasifica în funcție de materialul din care sunt realizate astfel:

piese realizate din oțel;

piese realizate din fontă;

piese realizate din materiale compozite;

piese realizate din materiale sinterizate;

piese realizate din materiale plastice;

piese realizate din materiale inteligente;

piese obținute din diverse aliaje.

Din punct de vedere al rolului pe care reperele le au în arhitectura sistemului aceste se pot împărți astfel:

repere cu rol activ sunt utilizate în cadrul diverselor mecanisme pentru desfășurarea diverselor activități ale sistemului din care fac parte (roți dințate, șuruburi pentru transmiterea mișcări, etc);

repere cu rol pasiv care nu fac parte din mecanismele din cadrul sistemului în care sunt integrate, ele fiind integrate exclusiv pentru susținerea reperelor active sau au doar rol constructiv.

Nivelul calitativ al reperelor poate să difere în funcție de metodele de obținere și de rolul pe care acestea îl au în sistem. Reperele se pot clasifica astfel:

repere care se caracterizează printr-o calitate slabă având doar rol constructiv în cadrul mașinilor ce o utilizează, nefiind nevoie de o calitate mare.

repere care au o calitate medie și participă în cadrul mașinilor din punct de vedere static și fiind obținute în forma finală prin prelucrări mecanice;

repere care au o calitate înaltă, această caracteristică fiind impusă de către proiectant. Reperele au un rol activ, fiind integrate în cadrul diverselor mecanisme și obținute prin prelucrări mecanice.

În funcție de formă geometrică a reperului acestea se pot împărți în:

în piese de revoluție:

piese sferice;

piese cilindrice;

piese conice;

în piese prismatice:

piese piramidale;

piese paralelipipedice;

în piese cu forme neregulate.

Din punct de vedere al tehnologiei reperele se pot clasifica în:

repere obținute în urma procesului de sinterizare (sinterizare cu laser, sinterizare sub presiune, etc);

repere obținute în urma prelucrărilor mecanice (frezare, strunjire, găurire, etc);

repere obținute prin turnare;

repere obținute prin matrițe;

repere obținute prin operații tehnologice combinate.

Gabaritul și masa reprezintă un alt criteriu important de clasificare după care reperele se pot construi, ambala și transportă.

Astfel în funcție de gabaritul și masa reperelor și a ansamblelor acestea se pot împărți în următorul mod:

repere mici;

repere mijlocii ce pot fi transportate într-un mod ușor nefiind nevoie de un utilaj;

repare mari ce necesită utilizarea unui mijloc mecanic de transport pentru a putea fi deplasat;

repere foarte mari ce necesită asamblarea sau utilizarea unor mijloace foarte mari de transport.

2.3. Măsurători inteligente – considerații generale

Necesitatea creșterii competitivității unităților economice, a performanțelor produselor realizate, a scăderii prețului de cost al acestora, fac necesară retehnologizarea și modernizarea liniilor de fabricație astfel încât sa se realizeze sisteme cu funcții specializate de control, în scopul creșterii productivității procesului de control, concomitent cu atingerea unor nivele de calitate conform exigențelor europene.

Marea majoritate a liniilor de fabricație, chiar și liniile de prelucrare automată, necesită mijloace inteligente de măsurare și control care să permită evaluarea conformității produselor realizate, să prelucreze informațiile în vederea luării deciziilor pentru prevenirea apariției defectelor sau a rebuturilor, să transmită automat informații către liniile de prelucrare, în vederea luării deciziilor privind continuarea procesului de prelucrare, de către echipamentul de coordonare a liniei de prelucrare. Realizarea dezideratelor menționate va conduce la obținerea de produse performante, facilitează siguranță mai mare în funcționare și o interschimbabilitate mai bună.

Pe plan internațional nu se mai concepe producția de serie medie sau de masă fără linii automate și sisteme flexibile, cu control flexibil încorporat. Industriile cele mai reprezentative sunt: auto, mașini frigorifice, mașini hidraulice, mașini textile.

Datorită cererilor de repere în serii scurte, sunt necesare și sisteme de prelucrare cu control flexibil integrat, care să se adapteze rapid și sigur anumitor tipodimensiuni. Aceste linii de prelucrare, conțin și controlul interoperațional integrat, care oferă continuu informații asupra stării mașinilor unelte, a sculelor și a parametrilor reperelor prelucrate, toate operațiile, începând cu alimentarea cu semifabricate și terminând cu schimbarea sculelor, fiind complet automatizate.

Pentru verificarea unor repere de motor, respectiv „cămașa cilindru”, sunt necesare sisteme inginerești inteligente de măsurare. Cămașa cilindru este partea motorului în care se realizează ciclul motor. Ea este supusă forței de presiune a gazelor, tensiunilor termice și unui proces intens de uzură prin frecare. Performanțele motorului impun respectarea tehnologiilor de execuție și implicit tehnologii de control foarte precise.

Caracteristica cea mai importantă a tuturor produselor industriale fiind raportul calitate /preț, calitatea produselor din industria construcțiilor de mașini și utilaje este influențată în mod preponderent de precizia dimensională, a formelor și a pozițiilor reciproce ale elementelor geometrice ce le compun.

Pentru asigurarea preciziilor dimensionale de formă și de poziție trebuie îndeplinite două condiții esențiale: în faza de proiectare, să se prevadă toleranțele corecte, conform standardelor ISO și CE, care să țină cont de rolul funcțional al pieselor și în faza de execuție, să se respecte prevederile tehnologice și să se efectueze operații de control cu mijloace inteligente de măsurare.

În lumea industrială termenul de „ măsurări dimensionale” este destinat proceselor de măsurare ale mărimilor liniare și unghiulare și ale formelor specifice ale pieselor. Măsurările dimensionale vor conduce la determinarea profilelor reale ale pieselor în raport cu cele ideale.

Prin definiție, totalitatea elementelor și a operațiilor experimentale pe care se bazează și pe care le utilizează măsurarea, constituie „metode de măsurare”.

Există ca metode de măsurare mai importante: măsurări directe și măsurări indirecte.

„Măsurarea directă” este măsurarea în care „valoarea măsurandului” (reperul supus măsurării) este obținută nemijlocit și nu pe baza unei dependențe funcționale între aceasta și alte mărimi măsurate efectiv.

„Măsurarea indirectă” este măsurarea în care valoarea măsurandului este obținută din valorile măsurate efectiv ale altor mărimi legate printr-o dependență funcțională de „măsurand”.

În toate situațiile, măsurarea este o operație de comparare a valorii mărimii măsurate cu o valoare de referință de aceeași natură care este materializată printr-un „etalon”.

„Operația de măsurare” poate fi efectuată prin „comparație simultană” și prin „comparație succesivă”.

În cazul comparației simultane, etalonul participă la fiecare măsurare, măsurandul fiind comparat în mod nemijlocit cu una sau mai multe valori de referință furnizate de etalon.

În cazul comparației succesive, etalonul este utilizat doar pentru etalonarea inițială și la reetalonarea periodică a mijlocului inteligent de măsurare.

Atât măsurările directe cât și cele indirecte pot fi, în funcție de specificul obiectului supus măsurării sau a procesului tehnologic investigat, „măsurări statice” [măsurările ce se efectuează în regim staționar (stabilizat, static)] și „măsurări dinamice” [măsurările ce se efectuează în regim dinamic (nestabilizat, nestaționar, tranzitoriu)].

Măsurarea geometriei complexe a „cămășilor de cilindru” constituie un domeniu important al măsurărilor dimensionale.

După modul de efectuare a procesului de măsurare, măsurările dimensionale sunt „măsurări absolute” și „măsurări” relative.

Măsurările absolute ale dimensiunilor se fac în general cu mijloace clasice de control, care sunt etalonate cu mijloace de control etalon.

Măsurările relative reprezintă cele mai utilizate metode de control și au avantajul că permit utilizarea sistemelor de măsurare inteligente și informatizate. Ele folosesc ca principii de măsurare: principiul pneumatic, principiul inductiv și principiul pneumo-inductiv.

Fiecare din aceste principii prezintă avantaje și dezavantaje, iar alegerea unuia dintre ele este determinată de locul și rolul sistemului ingineresc de control precum și de sistemul ingineresc de prelucrare a datelor.

Sistemele inginerești de control, cu un înalt nivel de prelucrare a datelor sunt cerute din ce în ce mai mult datorită avantajelor lor precum creșterea obiectivității în prelucrarea datelor și creșterea posibilităților de dialog cu sistemele inginerești de prelucrare a datelor, astfel încât sa se reducă rebuturile până la eliminare.

Acest tip de măsurare folosește în cadrul sistemelor de măsurare de la aparate de control clasice, în general, instrumente comparatoare cu diferite curse și precizii la aparate la aparate mecatronice inteligente.

In cadrul acestor tipuri de aparate mecatronice inteligente sunt utilizate:

Principiul pneumatic (figura. 4.1) implică utilizarea unui organ de măsurare care este, de regulă, un dorn pneumatic cu una sau mai multe secțiuni de măsurare. Rezultatul măsurării se afișează pe un comparator, iar comanda externă este realizată printr-un sistem de contacte electrice.

Pe baza diferenței de presiune care apare în interstițiul dintre suprafața prelucrată și diametrul exterior al dornului de măsurare, se poate determina abaterea dimensiunii suprafeței față de cota nominală.

Măsurarea pneumatică este un tip de măsurare relativă, deci necesită prezența calibrelor etalon.

Utilizând acest principiu, se pot controla diametre peste 3 mm și toleranțe maxime de până la 0,080 mm.

Sistemul de măsurare poate transmite echipamentului de comandă al liniei de prelucrare semnale diferite, sub formă de contact electric, pentru dimensiuni cuprinse în câmpul de toleranță și pentru dimensiuni în afara câmpului de toleranță.

Avantajele utilizării măsurării pneumatice cuprind posibilitatea utilizării autilizăriicesteia și la piese din materiale de duritate mică (aluminiu, duraluminiu), măsurarea fiind fără contact, posibilitatea controlului unor alezaje cu diametre mici (chiar până la3 mm ) și precizia foarte ridicată a controlului (1).

Figura. 2.1. Măsurarea pe principiul pneumatic

Dezavantajele măsurării pneumatice cuprind necesitatea existenței aerului instrumental, care în general, mai ales în cazul unui număr mare de dimensiuni măsurate, implicit a utilizării unui număr mare de echipamente care necesită un debit mare de aer, viteza de răspuns scăzută ce presupune creșterea timpului necesar controlului și necesitatea unei centrări precise a axei alezajului de controlat în raport cu axa „dornului de măsurare”.

Măsurarea pe principiul pneumatic este foarte des utilizată în cazul în care piesele prelucrate sunt din materiale cu duritate mică (aluminiu, alamă) și unde măsurarea fără contact între dornul de măsurare și piesă este absolut necesară.

Pentru înlăturarea dezavantajului datorat jocului mic dintre dornul de control și diametrul minim al alezajului s-a realizat o măsurare corectă (cu eroare de până la 0,0015 mm), cu o caracteristică liniară joc-presiune, la un interstițiu de maximum 0,2 mm, față de 0,05 – 0,06 mm în mod obișnuit.

Pentru evitarea blocării dornurilor pneumatice la intrarea în alezaje, s-au stabilit relații de calcul pentru diametrele de ghidare (D) și diametrele peste duze (M), în funcție de mărimile câmpurilor de toleranță și de cerințele existenței unui adaus pentru o rectificare ulterioară.

Valorile obținute se corectează în funcție de adaosul de uzură necesar păstrării unei diferențe minime între D și M (la uzura maximă a lui D) de 0,03 mm necesară funcționării corecte. Se poate ajunge astfel la jocuri în alezaje cuprinse între 0,070 – 0,120 mm.

Principiul inductiv, capacitiv, magnetostrictiv, etc, (figura. 4.2.) sunt tipuri de măsuratori relative care presupune, în esență, existența unui organ de măsurare electronic, a unui bloc electronic și a calibrelor etalon.

În general, aceste sisteme inginerești, care sunt concepute pe unul din aceste principii, utilizeazand traductoare inductive, capacitive și unități electronice modulare.

Figura 2.2. Măsurarea pe principiul inductiv

In cazul traductorului inductiv, capacitiv, magnetostricitv, etc, acesta este montat în brațele unei punți de curent alternativ de frecvență medie. Tensiunea de alimentare a punții de măsură este furnizată de oscilatorul aflat în modulul de alimentare al unității electronice.

Tensiunea este transmisă către modulul de măsurare. Semnalul este amplificat și se aplică punții de măsurare care conține traductoarele de măsurare și potențiometrele de reglaj electric al zeroului. Semnalul de dezechilibrare a punții este amplificat, detectat sincron și mediat în circuitele modulului de măsurare. Tensiunea continuă rezultantă este proporțională cu deplasarea fata de traductor si este transmisă modulului de alimentare –afișare, unde este evidențiată de acul indicator sau de afișajul digital și două borne de ieșire ale modulului sub formă de tensiune sau contact electric, de unde este transmisă către linia flexibilă de prelucrare.

Traductoarele inductive, capacitive, etc, echipează „dornuri de măsurare electronice „potcoave de măsurare” sau alte subansambluri care sunt utilizate în posturile de control din sistemele flexibile de prelucrare.

Avantajele utilizării de exemplu a măsurării inductive cuprind: posibilitatea transmiterii de semnale modulate, proporționale cu valoare măsurată, către linia de prelucrare; posibilitatea prelucrării informațiilor și efectuarea de funcții diverse, după necesități; precizia scăzută necesară pentru centrarea axei alezajului de controlat în raport cu axa dornului de măsurare, datorată jocului mare admis între alezaj și dornul de măsurare; independența față de sursa de aer instrumental; posibilitatea clasificării pieselor măsurate într-un număr de 3, 4 sau 5 clase dimensionale, respectiv posibilitatea de sortare a cestora, din faza de prelucrare și viteză de răspuns mare, respectiv timpi reduși pentru control.

Dezavantajele acestui principiului inductiv cuprind: imposibilitatea utilizării pentru piese cu duritate mică, deoarece este o măsură prin contact; uzura palpatorilor și respectiv timpi suplimentari pentru reetalonare.

Oportunitatea utilizării soluțiilor constructive poate rezulta doar din studierea lor în corelație cu tipul cotelor și a abaterilor de controlat și de mărimea abaterilor prescrise.

Indiferent de principiul utilizat, principalele caracteristici tehnice ale dornurilor de control utilizate în controlul postoperațional, cuprind: numărul de cote controlate simultan: 1 12; mărimea diametrului: 10 400 mm; repetabilitatea măsurării: 10% din valoarea câmpului de toleranță; principiu de măsurare : inductiv, pneumatic, pneumo -inductiv și timp efectiv necesar controlului: 510 s.

Pe măsura dezvoltării celulelor și sistemelor flexibile de prelucrare, precum și a condițiilor tot mai severe impuse preciziilor de prelucrare, apar noi metode și mijloace inteligente de măsurare și control, iar cele existente sunt perfecționate și adaptate noilor condiții de calitate și fiabilitate impuse.

Dintre metodele și mijloacele inteligente de măsurare și control noi sau perfecționate, cele mai multe sunt destinate controlului dimensiunilor, atât în vederea certificării calității produsului, cât și a menținerii parametrilor prelucrării, în care situație, controlul dimensional integrat oferă și informații despre starea sculelor și a utilajelor tehnologice de prelucrare.

Principiul „controlul dimensional integrat” în liniile automate de prelucrare este, în general, realizat la cerere. Marile firme specializate alocă sume importante pentru cercetarea, proiectarea și testarea echipamentelor de control automat. Rezultatele obținute nu sunt, de cele mai multe ori, publicate. În literatura de specialitate, problema controlului automat integrat în liniile flexibile de prelucrare este puțin tratată, iar unele aspecte, deloc tratate.

Tendințele importante de evoluție, în viitor, a domeniului controlului automat integrat în liniile flexibile de prelucrări mecanice, este necesar de subliniat, dezvoltarea și perfecționarea controlului automat și în special a celui dimensional, în contextul general al dinamicii de evoluție a științei, tehnologiei și controlului.

Dezvoltarea permanentă, în ritmuri din ce în ce mai accentuate a microelectronicii și informaticii, a influențat și influențează radical evoluția sistemelor inginerești de control automat, atât în ansamblul lor, cât ți a părților componente.

Stadiul actual al sistemelor inteligente de control automat și condițiile în care are loc dezvoltarea acestui domeniu, în corelație cu alte sfere de activitate, cele mai importante fiind microelectronica și construcția de mașini, identifică ca direcții de evoluție în viitor: creșterea performanțelor și eficacității sistemelor inginerești de control automat în vederea măririi preciziei de măsurare și a fiabilității părților componente ale ansamblului; perfecționarea sistemelor inginerești de control automat, pentru a răspunde cât mai bine cerințelor de calitate și de tact impuse de liniile flexibile de prelucrare (care, la rândul lor, vor fi din ce în ce mai perfecționate) și integrarea cât mai armonioasă în cadrul acestora; extinderea și adaptarea sistemelor inginerești de control automat, la noi utilizări și la noi exigențe impuse de liniile de prelucrare flexibile; inițierea și efectuarea de cercetări teoretico –experimentale referitoare la diferite categorii de erori de măsurare, la propagarea erorilor în rezultatul final al măsurării cu evidențierea ponderilor de participare la eroarea totală, la stabilirea performanțelor de anduranță și fiabilitate a mijloacelor inteligente de măsurare și control automat; conceperea și realizarea de mijloace inteligente de control automat destinate măsurării unor repere cu geometrie complexă, a măsurării complete a alezajelor și arborilor și a măsurării condițiilor tehnice; efectuarea de cercetări privind modelarea matematică în regim dinamic a procesului de control automat, a influențelor acestui caracter nestatic al măsurării asupra erorilor de măsurare precum și elaborarea de metode globale ale întregului ansamblu al sistemului de control; flexibilitatea sistemelor inginerești de control automat și utilizarea diagnozei automate a liniei flexibile de prelucrare; perfecționarea elementelor componente ale sistemelor inginerești de control automat și în special a traductoarelor; perfecționarea controlului numeric, a microprocesoarelor specializate aferente părții de soft din conducerea procesului de măsurare, control și conducere și utilizarea de sisteme de inteligență artificială, a sistemelor fuzzy și a sistemelor de conducere „pe cunoștințe” în ansamblul sistemelor inginerești de control automat din cadrul liniilor flexibile de prelucrare.

Pentru o bună funcționare, sistemele inginerești de control automat trebuie să aibă ca funcții de bază: funcția de comandă automată; funcția de control automat propriu-zisă; funcția de reglare automată; funcțiile de protecție automată; funcțiile de optimizare automată; etc.

Fiecare dintre aceste funcții se analizează la alegerea soluțiilor de control efective.

Pentru obținerea unor rezultate semnificative, în conceperea sistemelor inginerești de control incluse în liniile automate de prelucrare se tine seama de: respectarea întocmai a temei de proiectare în vederea integrării în linia automată de prelucrare; de tactul măsurării ce trebuie să coincidă sau să fie mai mic decât cel al prelucrării; de asigurarea preciziei de măsurare în concordanță cu toleranța prescrisă pentru fiecare dimensiune măsurată; de asigurarea semnalelor necesare transmise către linia de prelucrare, în vederea realizării corecte a intercondiționării control –prelucrare; și de asigurarea unui grad de flexibilitate suficient de mare, astfel încât sa nu fie necesari timpi mari de trecere de la o dimensiune la alta, decât cei ai liniei de prelucrare.

Pentru respectarea acestor condiții este necesară realizarea unei faze inițiale a conceperii sistemului ingineresc, respectiv punerea de acord între specialiștii implicați în realizarea liniei de prelucrare (proiectanții liniei de prelucrare, automatiștii, softiștii, tehnologii) și proiectanții sistemului ingineresc de control automat. Dialogul dintre diverșii specialiști se poartă în perioada de realizare a liniei de control automat, el având un caracter interactiv și, în multe situații, un caracter iterativ.

Pentru o corectă integrare a sistemului de control automat în cadrul liniei de prelucrare pe care o deservește, este necesar să se țină seama de: sistemul de transport interoperațional și tipul de bazare al piesei supuse prelucrării; controlul să succeadă acelei prelucrări unde uzura sculei necesită o compensare a acesteia și/sau unde este necesar sau impus controlul 100% al piesei, determinat de precizia ridicată, impusă dimensiunii care se controlează; controlul automat să echipeze acele mașini-unelte unde este absolut necesară supravegherea permanentă a prelucrărilor; echipamentele de control trebuie să fie protejate împotriva pătrunderii șpanului, a prafului și a lichidului de răcire (acolo unde este cazul); timpul afectat efectuării controlului piesei trebuie să fie corelat cu tactul liniei de prelucrare; mijloacele de inteligente măsurare, traductoarele și toate subansamblurile de control trebuie să fie astfel concepute încât să asigure preciziile de măsurare impuse prin tema de proiectare; semnalele de ieșire din sistemul integrat de control trebuie să fie armonizate și corelate cu ansamblul liniei de prelucrare astfel încât să fie asigurată o circulație corectă și utilă a informațiilor către aceasta; sistemul integrat de control să fie armonizat (integrat) complet în sistemul de prelucrare din punctul de vedere al construcției, al gradului de automatizare, al semnalelor transmise, al arhitecturii și design-ului liniei de prelucrare, etc.; gradul de flexibilitate al liniei de prelucrare.

În desfășurarea procesului, timpul afectat măsurării trebuie să țină seama, în mod obligatoriu, de timpul de prelucrare a piesei, în sensul că nu trebuie să conducă la timpi suplimentari. Pentru realizarea acestei condiții, se acordă o atenție deosebită analizei duratei fazelor procesului în ansamblul său respectiv: timpii necesari deplasărilor subansamblurilor sistemului de control; timpii afectați prelucrării dimensiunii controlate; timpii afectați transmiterii informațiilor și implicit viteza de răspuns a sistemului de control.

Părțile cele mai importante din cadrul sistemelor integrate de control sunt subansamblurile de deplasare si pozitionare. Acestea sunt concepute și realizate astfel încât erorile generate în sistemul integrat de control să fie cât mai mici, fără însă a mări inutil prețul. Acest lucru permite verificarea dimensiunilor cu toleranțe cuprinse în intervale restrânse sau clasificarea dimensiunilor în mai multe clase, necesare compensării uzurii sculelor și, respectiv, a comenzilor pentru marcarea pieselor în clase de precizie, în vederea asamblării acestora prin împerechere.

În cazul controlului dimensiunilor geometrice, se are în vedere atât poziționarea relativă a reperelor (a dimensiunilor controlate) față de mijlocul de control destinat măsurării uneia sau mai multor dimensiuni, cât și deplasarea cu o cantitate fixă, corespunzătoare mărimii nominale a măsurandului și preluarea mărimii abaterii de la aceasta prin deplasarea palpatorului în contact cu piesa (măsurare static-relativă),

În cazul controlului alezajelor, este necesar ca, la conceperea dornurilor de control, să se țină seama, în mod deosebit, de precizia de poziționare a axei alezajului în raport cu axa dornului de control.

În cazul în care numărul de măsurări între două reglaje este relativ mare, este indicată introducerea de subansambluri de retragere a palpatorului. Aceste subansambluri de retragere evită uzura rapidă a palpatorilor și conduc implicit la micșorarea erorii datorate uzurii acestora.

În funcție de materialul piesei de prelucrat, sistemul integrat de control trebuie prevăzut atât cu subansambluri care să evite apariția erorilor datorate deformațiilor elastice, cât și cu sisteme de compensare a temperaturii în funcție de temperatura piesei și a mediului în care se face controlul.

2.4.Metode inteligente de măsurare

Măsurarea relativă sau comparativă, se bazează pe compararea unei valori de măsurat cu o valoare cunoscută a unei aceleiași mărimi sau cu o valoare cunoscută a altei mărimi care este funcție de mărimea de măsurat. Această măsurare se poate concretiza printr-o comparație simultană sau succesivă. În această comparație, etalonul nu participă la fiecare măsurare, acesta este folosit pentru etalonarea inițială, sistemul inteligent stocând în „memoria” sa informația de etalonare și această informație, primită o singură dată de la etalon, este transmisă de către sistemul inteligent la fiecare măsurare efectuată ulterior. Această „memorie” a sistemului integrat este constituită din elemente mecatronice informatice sau de altă natură.

Există și cazuri când pentru efectuarea unor măsurări este dificil, incomod sau chiar imposibil de a realiza un etalon care să servească la „comparare” și în aceste situații procesul de măsurare nu mai cuprinde o etalonare inițială, comparația efectuându-se cu o valoare inițială considerată „de zero”. Această situație poate fi acceptată și în cazul determinării abaterilor de formă și poziție care se definesc printr-o diferență.

Măsurarea relativă este tot mai des utilizată datorită posibilităților largi de automatizare și gamei largi de tipodimensiuni care poate fi deservită de același sistem integrat prin reglaje simple și datorită simplității sale.

La măsurarea relativă a „arborilor si alezajelor”, prelevarea datelor se poate face prin diferite „metode de explorare” a suprafeței de măsurat. Cea mai frecvent utilizată metodă de exploatare constă în „măsurarea pe cerc”, palpatorul descriind cercuri concentrice la diferite distanțe, în plane perpendiculare pe axa de măsurare (figura 2..3.).

Figura 2.3.

Avantajele acestei metode constau , spre exemplu, în posibilitatea determinării relativ simple a „abaterii de la circularitate”, cinematica simplă a sistemului integrat de măsurare și prelucrarea relativ simplă a datelor. Totuși, în cadrul sistemelor concepute să funcționeze în ambele sensuri de rotație și a existenței unui joc de flanc, pentru prelevarea corectă a datelor este necesară acționarea printr-un soft complex.

Metoda „măsurării pe generatoare” (figura 2.4.) se bazează pe prelevarea acelorași date ca la „măsurarea pe cerc” cu deosebirea ordinii de prelevare a datelor, modul de prelucrare a acestora fiind identic.

Figura 2.4.

Metoda „măsurării pe elice” (figura 2.5.) se caracterizează prin faptul că palpatorul descrie o spirală cu pas determinat și constant și cu axa paralelă cu axa de măsurare. Această metodă prezintă dezavantajul imposibilității determinării abaterii de la circularitate, deoarece palpatorul nu descrie cercuri perpendiculare pe axa arborelui sau alezajului, dar prezintă avantajul că este eliminat jocul de flanc și deci este necesar un soft de acționare mai simplu decât la celelalte metode.

Figura 2.5.

Abaterile de la forma geometrică a piesei au un rol foarte important în funcționarea piesei și în randamentul ansamblului din care face parte piesa.

Cele mai importante abateri de la forma geometrică a piesei sunt identificate prin: abaterea de la circularitate; abaterea de la rectilinitate și prin abaterea de la cilindricitate.

Abaterea de la circularitate sau necircularitatea piesei, se simbolizează cu Afc și reprezintă distanța maximă dintre profilul efectiv (obținut prin măsurare) și cercul adiacent – cercul de diametru minim circumscris secțiunii transversale a suprafeței exterioare (la piese tip arbore) reale (efective), sau cercul cu diametru maxim înscris în secțiunea transversală a suprafeței interioare (la piese tip alezaj) reale (efective), (figura 2.6.).

Figura 2.6.

Formele simple ale abaterii de la circularitate sunt, respectiv: ovalitatea – profilului efectiv al piesei asemănător cu un oval, diametrul maxim și cel minim fiind aproximativ reciproc perpendiculare, (figura 2.7.); (prin mărimea perpendicularității se înțelege diferența dintre diametrul maxim și cel minim, adică dublul abaterii de la circularitate; ovalitate= Dmax-Dmin=2Afc); poligonalitatea – profilul efectiv al piesei este o figură aproximativ poligonală, (figura 2.8.).

Figura 2.7.

Figura 2.8.

Toleranța la circularitate se simbolizează cu TFc și reprezintă valoarea maximă admisă a abaterii de la circularitate. Zona toleranței de la circularitate poate fi cuprinsă între cercul adiacent și un cerc concentric cu acesta, având raza mai mică (la arbore) sau mai mare (la alezaj) decât acesta, (figura 2.9.).

Figura 2.9.

Abaterea de la rectiliniitate sau nerectilinitatea piesei se simbolizează cu Afr și reprezintă distanța maximă dintre profilul efectiv (obținut prin măsurare) și dreapta adiacentă (tangentă la profilul efectiv, așezată astfel încât distanța maximă dintre profilul efectiv și dreapta adiacentă să fie minimă), în limitele lungimii de referință, (figura 2.10.).

Figura 2.10.

Formele simple ale abaterii de la rectiliniatate sunt respectiv, concavitatea – când distanța dintre dreapta adiacentă și profilul efectiv crește de la extremitățile profilului spre mijloc (figura 2.11.) și convexitatea – când distanța dintre dreapta adiacentă și profilul efectiv scade de la extremitățile profilului spre mijloc (figura 2.12.).

Figura 2.11. Figura 2.12.

Toleranța la rectilinitate Tfr reprezintă valoarea maximă admisă a nerectilinității.

Zona toleranței la rectilinitate poate fi, cuprinsă între dreapta adiacentă și dreapta paralelă cu aceasta, situate la distanță egală cu TFr dacă toleranța este prescrisă într-o direcție (figura 2.13.) și de formă paralelipipedică (una dintre muchii fiind dreapta adiacentă iar distanțele dintre fețele paralele fiind cu TFr1, respectiv TFr2) dacă toleranța este prescrisă în două direcții reciproc perpendiculare, (figura 2.14.).

Nerectilinitatea se măsoară întotdeauna perpendicular pe dreapta adiacentă, iar verificarea nerectilinității se efectuează față de o dreaptă materializată mecanic, optic sau în altă modalitate.

Figura 2.13.

Abaterea de la cilindricitate sau necilindricitatea piesei se simbolizează cu AFl și reprezintă distanța maximă dintre suprafața efectivă și cilindrul adiacent (cilindrul cu diametru minim circumscris suprafeței exterioare reale – la piese tip arbore, sau cilindrul cu diametru maxim înscris în suprafața interioară reală – la piese tip alezaj), în limitele lungimii de referință, (figura 2.14.).

Figura 2.14.

Abaterea de la cilindricitate sau necilindricitatea piesei se compune din abaterea de la circularitate în secțiunea transversală a piesei și din abaterea profilului longitudinal (axial).

Abaterea profilului longitudinal este distanța maximă dintre profilul longitudinal adiacent și profilul longitudinal efectiv. Drept profil longitudinal adiacent se consideră pereche de drepte adiacente paralele așezate astfel încât distanța maximă la profilul efectiv să fie minimă, (figura 2.15).

Figura 2.15

Formele simple ale abaterii de la cilindricitate sunt identificate prin forma conică, la care generatoarele profilului longitudinal sunt drepte, dar neparalele (figura 2.16.) unde valoric, forma conică se caracterizează prin diferența dintre diametrul maxim și cel minim, adică prin dublul abaterii de la cilindricitate, respectiv:

Conicitate =Dmax-Dmin=2AFl

Figura 2.16.

forma butoi, la care generatoarele profilului longitudinal sunt curbe, diametrul crescând de la extremități spre mijlocul profilului (figura 2.18.) unde valoric, forma butoi se caracterizează prin diferența dintre diametrul maxim și cel minim, adică dublul abaterii de la circularitate, respectiv: Forma butoi =Dmax – Dmin=2Af1,

Figura 2.17.

forma șa, la care generatoarele profilului longitudinal sunt curbe, diametrul crescând de la mijlocul profilului spre extremități (figura 2.18); valoric, forma șa se caracterizează prin diferența dintre diametrul maxim și cel minim, adică prin dublul abaterii de la cilindricitate, respectiv:

Forma șa =Dmax – Dmin=2AF1

Figura 2.18.

și curbarea, la care locul geometric al secțiunilor transversale este o linie curbă (figura 2.19); valoric, mărimea curburii este egală cu abaterea de la cilindricitate, respectiv:

Curbarea =AF1,

Figura 2.19.

Toleranța la cilindricitate TF1 reprezintă valoarea maximă admisă a abaterii de la cilindricitate. Zona toleranței la cilindricitate este cuprinsă între cilindrul adiacent și un cilindru coaxial cu acesta, având raza mai mică (la arbori, figura 2.20.) sau mai mare (la alezaje, figura 2.21.) cu valoarea toleranței la cilindricitate.

Figura 2.20.

Figura 2.21.

După măsurare și sortare, în general piesele sunt marcate, unde marcarea este un mijloc de comunicare simplu și eficient, exprimat prin cuvinte, semne convenționale, simboluri, culori sau mesaje audio-vizuale. Ea are rolul unui ghid de orientare în utilizarea tuturor produselor.

Marcarea trebuie să cuprindă în mod obligatoriu un număr minim de date referitoare la: întreprinderea producătoare, numărul lotului, data fabricației și atunci când sunt livrate numai anumite repere dintr-un produs se va specifica și clasa de calitate în care a fost executat reperul.

Aceasta se poate face direct pe produs atunci când este posibil și permis, pe etichete care se lipesc pe produs sau pe documentele ce însoțesc produsul.

2.5.Stabilirea tipurilor de parametri ai sistemului inteligent de măsurare

Parametri dintr-un sistem inteligent de masurare se pot imparti in mai multe categorii:

din punct de vedere mecanic

Domeniul de măsurare al senzorului/traductorului este definit prin limita superioară și limita inferioară a valorii măsurandului, pentru care se efectuează măsurarea corectă și metrologică; acesta poate fi domeniu unidirecțional sau domeniu bidirecțional, exprimarea unității de măsură este specifică naturii mărimii fizice măsurate;

Intervalul de măsurare al senzorului/traductorului este definit prin diferența algebrică dintre limita superioară și limita inferioară a valorii măsurandului; unitatea de măsură a intervalului de măsură este specifică naturii mărimii fizice măsurate;

Capacitatea de supraîncărcare a senzorului/traductorului este proprietatea acestuia de a suporta valori ale măsurandului situate în afara limitelor domeniului de măsurare, fără să se producă deteriorări constructive sau ale parametrilor de funcționare; capacitatea de supraîncărcare este exprimată prin raportul dintre valoarea maximă nedistructibilă (valoarea maximă a măsurandului) și limita superioară a domeniului de măsurare; unitatea de măsură a capacității de supraîncărcare este exprimată prin unitatea de măsură a măsurandului;

Timpul de recuperare a senzorului/traductorului este timpul din momentul încetării suprasarcinii până în momentul în care poate fi din nou folosit în condiții normale;

din punct de vedere electric

al parametrilor electrici de alimentare a senzorului/traductorului

tensiunile și abaterile tensiunilor;

curenții, de alimentare și abaterile curenților de alimentare;

frecvențele curenților de alimentare și abaterile frecvențelor curenților de alimentare;

parametrii electrici ai semnalelor electrice de ieșire de la senzorului/traductorului

tensiune de ieșire;

curent de ieșire;

frecvența curentului de ieșire;

din punct de vedere al parametrilor constructivi:

dimensiunilor de gabarit;

masa;

posibilități de montaj: dimensiunile și tipul elementelor componente pentru asamblare;

posibilitatea de protecție: materialul și gradul de etanșare față de agenții din mediul înconjurător;

din punct de vedere al regimului static:

caracteristica statică a senzorului/traductorului este definită prin relația de intrare-ieșire, y=f(x), unde y și x îndeplinesc cerințele unei măsurări statice; caracteristica statică poate fi exprimată grafic și/sau tabelar; caracteristica statică ideală este o dreaptă; caracteristica statică, conține toate erorile statice de măsurare exprimate ca erori sistematice și ca erori aleatoare; ca erori sistematice se pot identifica: erori datorate valorilor unor mărimi de referință, erori determinate de caracteristicile senzorului, erori datorate modului de lucru; ca erori aleatoare se pot identifica: eroarea de mobilitate; eroarea de cuantificare; eroare determinată de-a lungul lanțului de prelucrare a informației de semnale parazite cu caracter aleator, eroare cauzată de factorii de influență din mediu;

histerezis-ul senzorului/traductorului reprezintă diferența maximă la ieșire pentru valorile corespunzătoare ale măsurandului pe tot intervalul de măsurare, dintre valorile determinate prin realizarea măsurărilor, odată cu creșterea și cu descreșterea măsurandului; histerezisul se exprimă în procente (%);

sensibilitatea senzorului/traductorului este definită prin raportul dintre variația ieșirii și variația corespunzătoare a valorii măsurandului; sensibilitatea se exprimă prin formula: S=dy/dx=y/x=k=tg;

pragul de sensibilitate al senzorului/traductorului este definit prin cea mai mică valoare a mărimii de intrare care poate determina o variație măsurabilă a semnalului de ieșire; pragul de sensibilitate se exprimă în unități ale măsurandului.

rezoluția senzorului/traductorului este definită prin mărimea modificării incrementale a ieșirii, când valoarea măsurată variază continuu; rezoluția este exprimată în unități ale măsurandului.

eroarea de neliniaritate a unui senzorului/traductorului este definită prin modificarea constantei de proporționalitate dintre mărimea fizică de intrare și semnalul de ieșire; eroarea de neliniaritate se exprimă în procente ( %);

din punct de vedere al regimului dinamic:

caracteristica de frecvență a senzorului/traductorului este definită prin modificarea curbei de ieșire când la intrare se aplică o mărime sinusoidală de amplitudine constantă și frecvență variabilă; caracteristica de frecvență se exprimă, în general, sub formă de: „între …%”; „de la … la … Hz”;

caracteristica de răspuns la variații în salturi a unui senzorului/traductorului este definită prin modificarea mărimii de ieșire la o modificare în salt a mărimii de intrare măsurate; această caracteristică de răspuns la variații în salturi determină și următorii timpi:

timpul de răspuns, definit de timpul necesar ieșirii pentru a atinge un anumit procent din valoarea finală;

timpul de întârziere, definit de timpul necesar semnalului de ieșire pentru o creștere la un anumit procent (cca. 10%) din valoarea finală, din momentul declanșării saltului;

timpul de creștere, definit de intervalul de timp corespunzător creșterii semnalului de ieșire de la un anumit procent (cca. 10%) la un procent mult mai mare (cca. 90%);

timpul de menținere, definit de durata de scădere a ieșirii până la un anumit procent (cca. 90%), din momentul dispariției semnalului salt;

timpul de cădere, definit prin timpul aferent scăderii între cca. 90% și cca. 10%;

constanta de timp, definită prin timpul scurs din momentul declanșării saltului până la creșterea ieșirii la un anumit procent (>60%);

din punct de vedere al mediului:

influența temperaturii asupra funcționării normale a senzorului/traductorului;

influența umidității asupra funcționării normale a senzorului/traductorului;

influența vibrațiilor asupra funcționării normale a senzorului/traductorului;

influența șocurilor asupra funcționării normale a senzorului/traductorului;

influența accelerațiilor asupra funcționării normale a senzorului/ traductorului;

din punct de vedere al siguranței:

timpul de bună funcționare normală a senzorului/traductorului este definit prin timpul în care, în funcționare, nu apare nici o abatere parametrică;

gradul de protecție electrică a senzorului/traductorului este definit prin protecția electrică care asigură o funcționare normală și fără perturbații din acest punct de vedere;

protecția la condițiile de climă a senzorului/traductorului este definită prin asigurarea condițiilor de temperatură, presiune și umiditate în care are loc o funcționare normală și fără abatere parametrică.

CAPITOLUL 3

Analiza configuratiilor posibile in vederea elaborarii de structuri flexibile de control dimensional inteligent ultraprecis, capabile sa se adapteze la variatii geometrice ale reperelor in cadrul uneia sau mai multor familii de arhitecturi geometrice.

3.1.Conceptul tehnologiilor inteligente integrate

În structura sa modulară, Mix-ul de noi concepte și tehnici inginerești este exprimat în schema din figura 3.1.

Elaborarea tehnologiilor mecatronice inteligente integrate în industria auto prin concepția „filozofiei INCDMTM” bazată pe mix-ul de noi concepte și tehnici inginerești adaptive și generative, are la bază specializarea „inginerului mecatronist”, în prezent și/sau a „inginerului integronist” pentru viitor, specializare începută și în România, la nivelul anilor 1996, deși în piața mondială, aceasta a început încă din 1978 (în japonia).

În prezent specializarea de inginer mecatronist, este însă, pentru pregătirea universitară și postuniversitară, la principalele universități tehnice din România (București, Cluj, Timișoara, Brașov, Iași, Târgoviște, Sibiu, Suceava, Bacău, Galați, Craiova, etc.) pregătirea sintetizată printr-un sistem sinergetic și integrator de cunoștințe din mai multe discipline inginerești precum mecanică de precizie, electronică, electrotehnică și informatică, după care a început specializarea de inginer integronist atât ca pregătire universitară, pregătirea profesională postuniversitară cât și ca pregătire sintetizată printr-un sistem multiintegrator de cunoștințe tehnice, științe exacte și științe umaniste, această pregătire atât în universitățile tehnice și centrele lor de C.D. cât și în cadrul institutului național de C.D. pentru mecatronică și tehnica măsurării, în calitate de pol științific și integrator pentru MEMS și NEMS, dezvoltator pentru metode și tehnici mecatronice/micro-nanomecatronice, submicronice și nanometrice, multiplicator pentru rezultatele din cercetare, în industrie, economie și societate, generator pentru noi cunoștințe și cunoașteri în domeniu, predicator științific pentru microingineria inteligentă și informațională.

3.2.Sisteme tehnologice integrate

În cadrul fabricației integrate, structura tehnică și tehnologică a sistemelor/liniilor și atelierelor flexibile de fabricație, cuprinde ca sisteme de bază, sistemele tehnologice implementate cu sistemele de control integrat.

Aceste sisteme tehnologice sunt destinate diferitelor prelucrări tehnologice în cadrul unor procese tehnologice flexibile, în cadrul cărora, precizia, stabilitatea preciziei în fabricație și nivelul înalt al calității produselor realizate sunt realizate prin sistemele de control integrat implementate, în funcție de tipul sistemului tehnologic, în funcție de tipul de reper prelucrat și în funcție de tipul de proces tehnologic ales.

Astfel, se vor prezenta în continuare, sisteme tehnologice implementate cu sisteme de control integrat.

3.2.1.Sisteme inteligente spatiale pentru măsurare și verificare in domeniul auto

Ingineria sistemelor inteligente în 3D, pentru măsurarea și verificarea reperelor auto, de exemplu caroseriile auto, cuprinde, în general „măsurări și control în tandem”, utilizand roboți mecatronici în 3D integrați pe aceeași platformă de poziționare și bazare a caroseriei auto.

Roboții mecatronici în 3D, montați în tandem (figura 3.2. – roboți mecatronici în 3D cu axa Y principală xYz; figura 3.3. – roboți mecatronici în 3D cu axa Z principală xyZ) explorează în coordonate întreaga caroserie auto, fiecare robot conlucrând cu celălalt și împreună conlucrând cu programul software de măsurare și control al caroseriei.

Figura. 3.2. Robot mecatronic în 3D cu acționare în spațiul xYz

Figura. 3.3. Robot mecatronic în 3D cu acționare în spațiul xyZ

Parametrii tehnico-metrologici pentru roboții mecatronici în 3D, sunt:

domeniul de măsurare (mm): 6000 x 1600 x 2400;

acuratețea (m):

viteza de palpare, a palpatorului electronic (mm/s): (1÷5);

viteza de deplasare pe axe (mm/s): max. 433;

domeniul de măsurare max. (mm): (18.000 x 2000 x 3500)

(18.000 x 2000 x 3500)

software: MCOSMOS;

3.2.2.Sisteme robotice de control integrat în configuratii flexibile de prelucrare si asamblare

În ingineria sistemelor tehnologice inteligente sunt dezvoltate tot mai mult, sistemele robotice flexibile pentru deservirea în-proces, a centrelor, sistemelor, liniilor și atelierelor flexibile de fabricație, în vederea asigurării continuității în tact a proceselor de fabricație pentru reperele industriale complexe și de gabarit mic, mediu și mare, din diferite medii industriale.

Integrarea sistemelor robotice flexibile în producția flexibilă integrată cuprinde implementarea structurală și funcțională, ca sistem tehnologic și implementarea ca funcții de comandă și de conducere, ca sistem informatic și informațional într-o conlucrare sistemică a transferului de informații, a prelucrării de informații și a transformării informațiilor ca funcții decizionale în comanda și conducerea producției integrate. Din sistemele robotice flexibile utilizate în prezent, sunt identificate, sistemele robotice de control integrat și mașinile de control integrat (figura 3.4. – robot de control în 3D; figura 3.5. – robot de control în 3D; figura 3.6. – robot de control, integrat în linia de fabricație; figura 3.7. – mașină de măsurat în 3D, integrată în linia de fabricație).

Figura.3.4. Robot de control în 3D + 1φ

Figura. 3.5. Robot de control 3D, integrat în linia de fabricație

Figura. 3.6. Robot de măsura în 3D, integrat în linia de fabricație

Figura. 3.7. Mașină de măsura în 3D, integrată în linia de fabricație

În conformitate cu figurile menționate, sistemele robotice de control integrat și mașinile de control integrat, echipează fluxurile tehnologice de producție, asigurând fabricația, nivelul de calitate al fabricației și comanda și conducerea producției integrate.

Prin programele software ale proceselor de măsurare și control, roboții și mașinile de control integrat, intervin în decizia procesului de fabricație, de continuare sau de oprire a acestuia, în funcție de protocolul de măsurare și control realizat și sintetizat.

Roboții și mașinile de control integrat asigură în permanență, menținerea fabricației în câmpul de toleranțe al fabricației și avertizează, când este cazul, apropierea calității fabricației de limitele, superioară și inferioară, ale câmpului de toleranță și comandă, la conducerea fabricației integrate, decizii manageriale, de îmbunătățirea situației calității producției integrate.

Rolul roboților și mașinilor de control integrat în fabricația flexibilă integrată este atât rolul propriu-zis de măsurare și control cât și rolul de evaluare și participare cu decizie, la desfășurarea procesului de fabricație integrată.

Rolul de măsurare și control, al roboților și mașinilor de control integrat, este asigurat prin parametrii tehnico-funcționali, astfel redați:

pentru roboții de contro (exemplu):

domeniu de măsurare (mm): (1021 x 818 x 615);

acuratețe (m) ; ;

viteza palpatorului electronic: (1÷30) mm/s;

viteza de deplasare: max. 1800 mm/s;

domeniul de temperatură pentru lucru: 15C ÷ 35C;

pentru mașini de control integrat (exemplu):

domeniu de măsurare (mm): (650 x 600 x 500); (700 x 900 x 600); (900 x 1000 x 600);

acuratețea (m) ;

viteza palpatorului electronic: (1÷20) mm/s;

viteza de deplasare: max. 866 mm/s;

domeniul de temperatură pentru lucru: 15C ÷ 35C;

software: MCOSMOS;

tehnică informatică: PC.

3.3.Ghidaje și sisteme mecatronice de transmisie a mișcării

În prezent sunt dezvoltate noi concepte avansate pentru modul de adaptare a sistemelor mecatronice, denumite „concepte adaptronice”, prin intermediul cărora, sunt obținute echipamentele mecatronice adaptronice, cu imbunatatiri și dezvoltări de structuri, funcționarii și integrării acestora în noile condiții ale noilor procese tehnologice pentru viitoarele produse mult mai inteligente, competitive și eficiente.

Mașinile de orice fel se compun în principal din o sursă de energie (motoare electrice, pompe hidraulice, compresor de aer, etc.) și un sistem de transmisie a mișcării prin care se controlează puterea transmisă (forțe, accelerații, viteze, deplasării, etc.).

Rolul transmisiilor este acela de a transmite energia mecanică de la arborele motorului către acele părți ale sistemului în care este integrată, pentru a acționa diverse elemente cu funcții variate. În electarea transmisiillor pentru diferite mecanisme trebuie luat în considerare prețul unei astfel de transmisii, mediul în care urmează a se implementa (mediu umed, cu praf, etc.), dimensiunile de gabarit ale transmisiei, rolul funcțional, etc.

Transmisiile mecanice sunt utilizate cu o frecvență mare în toate domeniile de activitate, în mărimi mari și mici, în diverse sisteme de la o simplă bicicletă până la mașini complexe de poziționare și precizie mare.

Sistemele mecanice de poziționare și transmisie a mișcării sunt părți componente ale mașinilor servind la transmiterea mișcării sau la transformarea ei în altă mișcare necesară.

Legătura dintre sistemele ce produc mișcarea și diferitele sisteme ce compun mașina respectivă se poate face direct sau prin mecanisme denumite transmisii.

Sistemele mecanice de mișcare se pot împărți în sisteme de mișcare rotative și liniare.

Transmisia mișcări se poate împărți în modul următor: mecanic, hidraulic, pneumatic, electric, etc. Sistemele de transmisie a mișcări utilizate în cadrul diferitelor mașini cu funcții variate sunt:

Cilindri pneumatici (figura 3.8.) sunt actuatori liniari care sunt acționați de diferența de presiune din camerele cilindrilor. O cameră poate fi presurizată producând mișcare și forța de acționare iar pentru întoarcerea la starea inițială se poate folosi un arc sau se pot presuriza alternativ camerele cilindrilor.

Șuruburile cu bile (figura 3.9.) transformă mișcarea de rotație în mișcare liniară cu o frecare minimă, între piulița și șurub existând un tren de bile recirculate. Acest tip de transmisie mecanică se constituie dintr-o piuliță, un șurub și un tren de bile care sunt recirculate pe un traseu din cadrul piuliței, bilele fiind poziționate între șurub și piuliță.

Ghidaje cu bile (figura 3.10.) sunt dispozitive simple de mișcare, care oferă o mișcare liniară fină.

Acest tip de ghidaj se compune dintr-o sanie, șină și un tren de bile recirculate care au rolul de a micșora frecarea permițând o deplasarea liniară lină.

Ghidaje canelate cu bile (figura 3.11.) oferă o mișcare liniară cu frecare redusă în timp ce transmite simultan și sarcini de torsiune. Calea de rulare a bilelor este dreaptă (pe caneluri), nu elicoidale, și permite o varietate de aplicații.

Ghidaje liniare cu role sunt dispozitive de mișcare liniare ce sunt alcătuite în principal dintr-un ghidaj și o sanie. Rolele sunt amplasate la un unghi de 90° și sunt încapsulate în șine într-un canal în formă de V.

Ghidaje coadă de rândunică sunt dispozitive de mișcare liniare ce permite mișcarea și poziționarea de-a lungul unei axe liniare.

Actuatorii rotativi electrici sunt dispozitive care au încorporat sistemul electric de acționare și se caracterizează prin posibilitatea de indexare și control a mișcării de rotație.

Dispozitivele diferențiale de translație (figura 3.12.) sunt utilizate pentru alimentarea individuală a pieselor din buncăre, conveioare magazii, canale, etc.

Cilindri hidraulici sunt dispozitive de acționare care folosesc lichid hidraulic sub presiune pentru a produce mișcare liniară și forță.

Actuatorii rotativi hidraulici folosesc un lichid sub ​​presiune, incompresibil pentru a roti componente mecanice.

Indexoarele sunt utilizate pentru a porni sau a opri o masă, conveior sau alt echipament la intervale precise. Indexoarele sunt proiectate utilizând legile matematice de mișcare pentru a crea o deplasare lină, mișcări de poziție în cadrul unor linii de producție. Aceste dispozitive permite o accelerare și decelerare lină controlând mișcarea de la un capăt la celălalt în ambele sensuri de mișcare.

Șuruburi conducătoare și șuruburi ACME sun utilizate pentru a transforma mișcarea de rotație în mișcare de translație, piuliță fiind în direct contact cu șurubul.

Actuatorii liniari electrici au o tijă prin intermediul căruia produce o mișcare liniară cu ajutorul unui șurub cu bile, șurub cu piuliță, șurub ACME.

Rulmenții liniari (figura 3.13.) sunt utilizați în aplicații unde o componentă trebuie să se miște de-a lungul unei linii drepte cu o mare precizie. Aceste dispozitiv se produc în diverse forme și mărimi cu o capacitate de încărcare variată.

Ghidajele liniare sunt dispozitive liniare simple alcătuite dintr-o bază și o masă mobilă, care oferă un control precis de poziționare de-a lungul unei axe liniare. Ghidajele liniare se compun din rulmenți liniari pentru a reduce frecarea, sisteme de ghidare cu bâle și o sursă de mișcare (motor electric pentru precizie).

Sisteme de poziționare multi-axa (figura 3.14.) utilizează sistemele de poziționare liniare și rotative în diverse combinații pentru a crea sisteme standard și personalizate de poziționare.

Actuatorii piezoelectrici sunt dispozitive care produc deplasări mici cu forțe mari în momentul aplicării unui curent.

Actuatorii pneumatici rotativi utilizează aer presurizat pentru a rotii componentele mecanice.

Mecanisme pinion – cremalieră folosesc motoare rotative pentru a transmite și/sau transformă mișcarea de rotație în mișcare liniară.

Șuruburile cu role (figura 3.15.) convertesc mișcarea de rotație în mișcare liniară precisă asemănător șuruburilor cu bile sau șuruburilor cu piuliță.

Mese rotative sunt dispozitive ce pot fi poziționate la orice unghi.

3.4.Sisteme de măsurare și control dimensional

Sistemele de măsurare se pot clasifica după destinație astfel:

sisteme de măsurat abateri de formă;

rectiliniitate;

planeitate;

circularitate;

cilindricitate;

abateri la forma profilului;

abateri la forma suprafeței;

sisteme de măsurat abateri de orientare (poziție relativă);

paralelism;

perpendicularitate;

abateri la înclinare;

sisteme de măsurat abateri de poziție;

toleranță la poziție;

concentricitate & coaxialitate;

simetrie;

sisteme de măsurat abateri de bătaie;

abateri de bătăi circulare, radiale și frontale;

abateri de bătăi totale, radiale și frontale.

Un sistem de măsurare care verifică toate abaterile este reprezentat de Mașina de Măsurat în Coordonate (M.M.C.) care poate fi semiautomată sau complet automată.

Măsurarea în coordonate are unele caracteristici proprii care o deosebesc oarecum de măsurările obișnuite. Utilizând metodele convenționale parametrii ce trebuie măsurați pe piesă sunt obținuți direct, în cazul metodelor de măsurare în coordonate datele necesare se obțin indirect, prin prelucrarea rezultatelor măsurărilor de coordonate, în plan sau în spațiu

Mașina de măsurat în coordonate este un sistem mecatronic proiectat pentru a deplasa capul de palpat pentru a determina coordonatele punctelor de pe suprafața unei piese.

Acest tip de măsurare oferă o măsurătoare precisă a obiectelor pentru proiectare, testare, evaluare, profil și pentru ingineria inversă a pieselor.

Mașinile de măsurat în coordonate sunt în principal alcătuite din 3 componente: mașina în sine, capul de palpare și sistemul de control și analiză cu softul potrivit.

Caracteristicile acestor mașini sunt foarte importate pentru a realiza o măsurare corectă a diverselor piese, fiind caracterizate prin:

lungime de măsurare reprezentând distanța totală pe care capul de palpare se poate deplasa pe cele 3 axe;

capacitatea reprezintă mărimea maximă a reperelor ce pot fi măsurate;

rezoluția reprezintă unitatea cea mai mică afișată pe ecran;

viteza de măsurare reprezintă viteza cu care mașină poate citi poziția și efectuă măsurătoare;

masa maxima reprezintă greutatea maxima a pieselor ce pot fi măsurate.

Aceste tipuri de mașini îndeplinesc aceeași funcție, diferența intre ele fiind de modul de proiectarea, astfel ele pot fi:

mașina de măsurat in coordonate de tip portal care este alcătuită dintr-un brat vertical suspendat pe o sanie orizontala, șina fiind prinsa cu ajutorul a doua elemente de masa pe care culisează (figura 3.16.). Compania Nikon Metrology produce astfel de mașini de măsurat, modelul HN-6060 având următoarele caracteristici: lungimea de măsurare de 24 de inch pe toate cele trei axe, rezoluție de 0,00079 inch si o capacitate de 12 inch pe axa x si y, și de 8 inch pe axa z.

mașina de măsurat tip pod rulant are o structură formată dintr-un braț vertical ce culisează pe o axă orizontală care la rândul ei culisează la ambele capete pe două șine montate deasupra mesei de lucru (figura 3.17.). Modelul LK V-GP comercializat de compania Nikon Metrology este destinat măsurării pieselor și ansamblelor de dimensiuni mari, prezentând o capacitate de 630 inch pe axă x, 236 inch pe axa y și 118 inch pe axa z.

mașina de măsurat tip braț orizontal în consolă este compusă din 3 axe de translație xyz ce permite măsurare oricărui punct de pe piesa (figura 3.18.). Compania Carl Zeiss Industrial Metrology comercializează modelul PRO-T compact, caracteristic acestui model fiind mobilitate sistemului de măsurat și are lungimea de măsurare de 244 inch pe axă x, 63 inch pe axa y și respectiv 98 inch pe axa z.

mașina de măsurat tip braț articulat se caracterizează prin multitudinea de brațe cu axe de rotație în construcție (figura 3.19.). Mașina de măsurat cu braț articulat se caracterizează prin măsurarea în spațiu a coordonatelor punctelor de pe piesa, cu o acuratețe volumetrică de 0,0079 inch în cazul modelului iSpace produs de compania Nikon Metrology.

mașina de măsurat în consolă se compune din 3 axe de translație cu masa pentru poziționat piesa de măsurat (figura 3.20.). Compania Mahr Federal produce și comercializează acest tipul de model denumit MultiScope-400 cu următoarele caracteristici: lungime de măsurare de 18 inch pe axă x și de 8 inch pe axele y și z, rezoluție de 0,00002 inch și o viteză maximă de 150 mm/s.

3.5.Caracteristicile princpale ale unui sistem mecatronic de masurare

Optimizarea sistemelor mecatronice de măsurare și control presupune realizarea unor clasificări a pieselor și ordonarea acestora după importanța lor astfel încât să se poată obține sisteme modulare și adaptive pentru procese de fabricație flexibile.

Clasificările pieselor s-a realizate în raportul 1, ordonarea acestora în funcție de importanta acestora este următoarea:

după forma piesei (paralelipipedic, cilindric și sferic);

după construcția piesei (piesa tip carcasa și piese de tip roata dințată);

după rolul piesei (activ și pasiv);

după tipul piesei (reper și ansamblu);

după cotele controlate (cote de poziționare și cote de control);

după mărimea piesei;

după procesul de obținere a piesei.

Principalele elemente care caracterizează un sistem de măsurare și control dimensional este reprezentat de sistemul de prindere a pieselor, de sistemul de centrare a pieselor în raport cu un sistem de coordonate absolut și sistemul de măsurare.

Sistemul de prindere presupune prinderea piesei astfel încât această să nu se miște în nici o direcție și să permită realizarea măsurării și a centrării. Prinderea piesei se realizează prin presare cu bride, cu soterole, pneumatic, prin vacuum, prin câmp magnetic, etc.

În figura 3.21. este prezentat un sistem de prindere ce se compune dintr-o placă găurită și elemete reglabile modulare pe care este așezată o piesă pentru măsurare.

Sistemul de centrare constă în module de măsurare adaptabile pentru a determina distanța dintre elementele de referință ale reperului față de sistemul de măsurare de al mașini. În principal elementele de referință ale unui reper sunt reprezentate de suprafețele și găurile față de care se va realiza măsurarea, acestea constituind puncte, axe și plane de referință.

Sistemul de măsurare se compune din elemente de poziționare a elementului de măsurare care se măsoară și elementul de măsură.

În prezent pe piața se comercializează kituri de sisteme de prindere (poziționare) de către diferite firme care produc și sisteme de măsurare, în funcție de complexitatea pieselor ce se dorește a fi controlate numărul elementelor conținute diferă.

Kiturile de poziționare pot fi de mai multe tipuri:

kituri de poziționare mecanice;

kituri de poziționare magnetice;

kituri de poziționare cu vacuum;

kituri de poziționare prin înghețare.

Kiturile de poziționare mecanice reprezintă un ansamblu de elemente (bride, prisme, șuruburi, etc.) care se combină pentru a orienta și prinde o piesă astfel încât acesta să poată fi controlată fără a îi fi modificată așezarea. Compania „CMM Fixture” comercializează sisteme de fixare (fig. 3.22.), care constă în diferite elemente ce permite prinderea pieselor, împărțite în trei categorii după complexitate: kitul de bronz, kitul de argint și kitul de aur.

Kiturile de poziționare magnetice utilizează electromagneți pentru a crea un câmp magnetic pentru orientarea piesei astfel încât să permită măsurarea ei dintr-o singură așezare. Compania „SPREITZER” comercializează plăci și universale electromagnetice pentru prinderea pieselor cu dimensiuni variabile (fig. 3.23.).

Kituri de poziționare cu vacuum utilizează o pompă pentru a crea vid între piesă și masă, astfel încât piesă să fie fixată.

Compania AMF produce și comercializează sisteme de fixare cu vacuum (fig. 3.24.) ce utilizează puncte de aspirație pentru a orienta piesa astfel încât să poată fi prelucrată, măsurată, etc.

Kituri de poziționare prin îngheț (fig. 3.25.) se realizează prin utilizarea unui pat umed care este răcit cu aer comprimat după ce este așezată piesa, generând fixarea piesei. Compania „SPREITZER” produce și comercializează sisteme de prindere prin îngheț ce utilizează un pat umed pe care este așezată piesa, după care acesta este răcit cu aer comprimat.

Sistemul de centrare presupune utilizarea unor senzori ce pot fi poziționați astfel încât aceștia să poată măsura distanța față de elementele de referință ale piesei și referința sistemului.

Pentru a realiza o măsurare și un control dimensional acest sistem de centrare trebuie să utilizeze senzorii și elemente de poziționare precise.

Definirea elementelor de centrare presupune identificare unor puncte, axe și plane față de care sistemul de măsurare va controla piesa prin raportarea la un sistem de referință comun cu sistemul de centrare.

Adaptabilitatea sistemului de centrare presupune utilizarea unor axe de translație și de rotație pentru a permite poziționarea senzorului de măsurare. În principal pentru a realiza o măsurare a unei piese este necesar a se defini un plan și două axe care sunt perpendiculare pe acel plan.

În figură 3.26. este prezentat un sistem de fixare special realizat pentru un singur tip de reper care se compune dintr-un plan generat de suprafață celor trei cepi de culoare albastră și alți doi cepi de culoare roșie, care generează cele două axe perpendiculare pe plan. Piesa este așezată pe planul generat de cepii albaștrii, se fixează pe cepii roșii și prinsă printr-o soterola, eleminand în felul acesta orice posibilitate de a se mișca în timpul măsurării.

Sistemul de măsură se utilizează pentru a controla anumite cote față de sistemul de centrare, având un punct comun de referință față de care se realizează controlul dimensional. Elementele de poziționare sunt reprezentate de axe de translație și rotiatie ce au o precizie foarte bună în raport cu viteza de deplasare.

Caracteristicile pe care trebuie să le îndeplinească un sistemul de măsurare sunt precizia și repetabilitatea senzorului și a elementelor de poziționare la care se mai adaugă pentru acestea din urmă viteza mare de lucru, timpul mic de răspuns și un gabarit mic.

Toate aceste caracteristici ale sistemului de măsurare converg pentru a realiza un sistem mecatronic spațial de control dimensional modular și adaptiv.

3.6.Configuratii optime

Configurațiile optime ale sistemelor mecatronice de măsurare și control dimensional se realizează prin intermediul subsistemelor componente și prin asigurarea caracterului modular și adaptiv al subsistemului de prindere precum și cel al subsistemului de măsurare.

Din punct de vedere al controlului dimensional prin configurații optime se înțelege asigurarea unor măsurători precise prin utilizarea de senzori, traductori, sisteme repetabile de transmisie a mișcării și softuri care să ia în considerare erorile de măsurare generate de mediul în care se desfășoară măsurarea.

Realizarea unui control dimensional pentru mai multe variații de piese presupune a se face măsurători spațiale, ceea ce necesită a corela sistemul de referință al sistemului de măsurare și al sistemului de centrare cu cel al reperului astfel încât să se obțină date relevante pentru a putea fi utilizate mai departe pe fluxul de fabricație.

În figură 3.27. este prezentată o schemă de măsurare spațială unde piesa (arborele cotit/blocul motor/capac ungere ulei) este fixată cu ajutorul unui kit de prindere mecanic combinat cu o placă magnetică, iar fixarea se realizează cu ajutorul unor brațe articulate ce determină planul și axele de referință față de care se va realiza controlul dimensional.

Măsurarea se realizează cu ajutorul a mai multe brațe articulate ce acționează simultan pentru a controla piesa.

Viteza de lucru a mașini este dată de numărul brațelor utilizate pentru fixare și măsurare, împreună cu viteza de lucru a acestora, ceea ce permite integrarea acesteia într-un flux de fabricație asigurând controlul calității.

În figură următoare este prezentată schematic realizarea unor măsurători spațiale a unor repere utilizând un kit mecanic de prindere combinat cu unul magnetic cu poli multiplii pentru a fixa piesa și pentru a nu exista erori de măsurare generate de mișcări ale piesei.

Pentru efectuarea controlului dimensional se utilizează brațe articulate automate pentru a determina elementele de centrare a reperului (axe, plane) specificate în caietul de sarcini și pentru a efectua măsurătorile necesare determinării calității piesei și încadrarea acesteia pe categorii.

Brațele articulate sunt sisteme cu articulații cilindrice cu 6 sau 7 axe de mișcare care permite efectuarea oricărei mișcării și poziționarea capului de măsură.

Brațele articulate utilizează capete de măsură fără contact cu multipli senzori încorporați (senzori laser, camere video, etc) cu care se realizează controlul dimensional.

Capetele de măsură sunt interschimbabile și reglabile ce permit o adaptare ușoară la variații de piese precum și o flexibilitate mare.

3.7.Sisteme mecatronice de control dimensional pe flux

Sistemele mecatronice de control dimensional se pot împărții după tipul de coordonate în 3 categorii:

în coordonate carteziene;

în coordonate cilindrice;

în coordonate sferice.

Sistemele de măsurare după metoda de realizare a controlului dimensional se pot împărți în două categorii:

sisteme de măsurare cu contact;

mașini de măsurat în coordonate;

brațe articulate;

roboți;

simpli;

mixt;

sisteme de măsurare fără contact.

laser;

direct;

triangulație;

video.

O altă clasificare se mai poate face după locul efectuării controlului dimensional în două categorii:

în laborator cu mașini de măsurat în coordonate; brațe articulate; sisteme specializate; etc.

pe fluxul de fabricație cu roboți; sisteme la temă; brațe articulate; etc.

3.8.Brațe articulate

In continuare voi analiza sisteme de control dimensional pe fluxul de fabricatie (brate articulate, roboti de masurare si sisteme de control dimensional la tema) fara contact datorita faptului ca nu necesita ca acestea sa intre in contact direct cu piesa care este inspectata ceea ce face ca marimea capului de masura sa nu conteze.

Sistemele de masurare fara contact utilizeaza sisteme de senzori laser, camere video, etc. pentru a realiza controlul pieselor.

Bratele articulate sunt sisteme de masurat ce se caracterizeaza prin portabilitate, flexibilitate si rapiditatea cu care se executa masuratorile.

Aceste sisteme mecatronice de control dimensional utilizeaza 7 axe de miscare, capete de palpare detasabile si scanere 3D, suport de prindere cu flansa sau magnetic, programe de achizitie puncte cu functii pentru vizualizare, calibrare, compunere obiect scanat din preluari succesive de puncte, postprocesare minimala, elimnare puncte.

S-a realizat un studiu pentru sistemele de masurare in coordonate cilindrice pentru urmatoarele tipuri de brate articulate:

ROMER ABSOLUTE ARM;

FARO SWISS HOLDING GmBH Edge 1,8m;

FARO SWISS HOLDING GmBH Edge 2,7m;

KREON ZEPHYR.

ROMER ABSOLUTE ARM – este produs de Exact Metrology și se caracterizează prin portabilitate, mobilitate, stabilitate, greutate mică și performanță înaltă.

Utilizează encodere absolute pentru determinarea poziției brațului nefiind nevoie de inițializarea acestuia pentru a începe măsurarea.

Acest sistem de măsurare prezintă următoarele caracteristici:

capacitatea acestuia de a fi îmbunătățit prin comunicații WIFI, scanare laser, etc.;

blocarea brațului în diferite poziții intermediare fără a afecta puterea de scanarea a acestuia;

spațiul de lucru al brațului care începe de la 1,5 până la 4,5 m;

utilizarea de encoder absolute ceea ce elimină nevoia de reinițializare;

utilizarea unui soft pentru calibrare și măsurători simple și rapide;

este echipat cu un scanner laser performant și care este integrat în structura brațului;

recunoașterea automată a probelor fără a fi nevoie de recalibrare, selectarea în prealabil a acesteia sau utilizarea unei scule intermediare.

Acest tip de braț se utilizează în industria auto, aeronautică, medicală, etc, pentru măsurători ale unor piese din table, piese turnate și prelucrate, pentru alinierea diferitelor piese și pentru inginerie inversă.

Scanerul integrat RS2 este cu 66% mai rapid decât versiunea anterioară produsă și este calibrat din fabrică și certificat de B89.4.22 ca o unitate completă cu brațul Romer 7 axe.

RS2 nu necesită timp de încălzire în timp ce brațul nu necesită proceduri de localizare acest lucru permite operatorului de a începe scanarea în numai câteva clipe.

Controlul scanării și bateriile sunt încorporate, recunoașterea automată a sondei permite operatorului să efectueze scanarea fără a realiza în prealabil o calibrare a scanerului.

În tabelul următor sunt prezentate caracteristicile tehnice ale sistemului RS2.

Tabelul 3.1.

FaroArm este produs de Faro Technology destinat pentru realizarea de măsurări 3D precise pentru piese de mici dimensiuni cât și pentru dimensiuni mari.

FaroArm este un sistem ce îmbină tehnica modernă de calcul cu precizia, portabilitatea și utilizarea acestuia fără a fi necesară o pregătire specială.

Caracteristicile principale ale acestui echipament sunt reprezentate de:

versatilitatea sistemului de a se adapta la diverse cerințe de măsurare;

costul redus al sistemului de măsurare;

precizia de măsurare dată de senzorii care sunt integrați pentru calculul încărcărilor excesive ale brațului, pentru variațiile de temperatură și pentru detectarea posibililor erori de inițializare a sistemului. Acest sistem nu necesită o cameră specială cu aer condiționat, precizia și performanță acestuia nefiind influențată de condițiile de mediu în care se realizează măsurare;

flexibilitatea sistemului se remarcă prin construcția ușoară a acestuia, capacitatea de a transfera wirless datele, touchscreen-ul cu care este echipat face să nu fie necesară utilizarea unui laptop și bateria încorporată permite efectuarea unor măsurători fără a fi conectat la rețea;

ușor de utilizat și de pregătit pentru efectuarea de măsurători precise;

compatibil și extensibil permite interschimbabilitatea sistemului de scanare cu laser.

Faro ScanArm combină avantajele oferite de FaroArm cu un scaner laser portabil de măsurare contact și non contact.

Faro ScanArm este instrumentul ideal pentru inspecție, proto tipare rapidă, inginerie inversă și modelare 3D.

Faro Edge ScanArm este cel mai mic, ușor și accesibilă soluție care combină un braț articulat și un cap de măsurare contact/non contact portabil pentru a alcătuii un sistem de măsurare portabil.

ScanArm este instrumentul ideal pentru dezvoltarea produselor, inspecție, controlul calității oferind o acuratețe de ±35µ și o rată de scanare de maxim 45,120 de puncte/sec.

KREON Technologies comercializeaza sisteme de masurare ce se remarca prin urmatoarele caracteristici:

flexibilitate;

interfațare ușoară;

precizie de măsurare;

ușor de utilizat;

capete interschimbabile;

Zephyr II reprezintă soluția pentru cele mai multe aplicații ce necesită efectuarea de măsurători, inginerie inversă, controlul calității, portabilitate, etc.

Zephyr II este bine adaptat la aplicații ce necesită viteză și acuratețe.

În tabelul 3.2. sunt prezentate caracteristicile sistemului de măsurare Zephyr II de la firma Kreon.

Tabel 3.2.

În tabelul 3.3. sunt prezentate performanțele sistemelor mecatronice de măsurat flexibile.

Tabelul 3.3.

3.9.Roboți de măsurare

Roboții de măsurare sunt sisteme complexe care realizează inspecția pieselor fie că sunt integrați în fluxul de producție fie ca o realizează independent.

Roboții articulați sunt ideali pentru aplicații care necesită mișcări complexe executate rapid și pentru un timp îndelungat fiind utilizați în toate domeniile.

Compania Metrologic Group produce și comercializează roboți ce realizează inspecția pieselor pe fluxul de fabricație.

Tehnologia de care beneficiază robotul X4 permite a fi utilizat în toate mediile industriale oferind soluții metrologice pentru producția de componente fiind flexibil și precis.

Robotul X4 realizează măsurători precise indiferent de poziționare acestuia, mișcarea fiind perfect sincronizată cu măsurătorile realizate și este controlată de către softul de achiziție a datelor.

Măsurare se bazează pe un sistem laser de scanare de mare viteză de achiziție date care este atașat la un robot cu 7 grade de libertate. Pentru realizarea măsurătorilor se poate utiliza orice tip de robot pe care se poate monta capul de achiziție a datelor fără a fi nevoie a avea o anumită acuratețe. Acuratețea măsurătorilor sunt realizate prin intermediul unei camere de urmărire sau cu un sistem de urmărire laser ce poziționează cu precizie capul de măsură al robotului în raport cu un sistem de coordonate.

Aceste sisteme de control sunt întâlnite în industria auto, aerospațială, etc.

Caracteristicile acestui robot sunt:

capacitatea de a scana orice piesă datorită senzorilor performanți cu care este echipat;

acuratețe de poziționare 3D utilizând un sistem laser sau video de urmărire pentru o poziționare precisă a capului de scanare;

software pentru analiza datelor, a caracteristicilor dimensionale ale piesei scanate;

controlul robotului din programul de analiză a datelor;

acuratețea măsurătorilor este independentă de precizia robotului de poziționare;

sincronizare perfectă între măsurători și mișcările robotului;

flexibilitate datorită programării prin adaptare traiectoriei la noua piesă;

nu este necesară o calibrare ciclică.

Soluțiile cognitens de control dimensional sunt utilizate în industria auto pentru a dezvolta și produce produse de înaltă calitate într-un timp scurt.

Cu soluții ce acoperă majoritatea etapelor de la prototip până la producție, cognitens se integrează în procesul de fabricație ajutând companiile în atingerea scopurilor prin schimbarea modului de măsurare, de a evalua și de a împărții informațiile dimensionale în întreaga organizație.

Soluția cognitens de la Hexagon Metrology se caracterizează prin:

sisteme extrem de versatile potrivite pentru aplicații de metrologie industriale potrivite pentru;

soluțiile cognitens oferă cele mai rapide rezultate complete și semnificative de măsurare ceea ce crește gradul de utilizare și de luare a deciziilor în cunoștință de cauză;

sistemele cognitens sunt optimizate pentru operarea în cadrul a diverse sisteme tot mai solicitate.

dispozitivele cognitens sunt ușor de integrat cu sisteme de metrologie existente;

sistemele cognitens realizează atât manual cât și automat măsurători.

Soluția MetraScan-R de la firma Creaform reprezintă un sistem dedicat și orientat către industrie și către producătorii de diverse (aeronautică, auto, etc.) componente. Aceste sisteme sunt optimizate pentru un control automat și robotizat pentru inspecția pe fluxul de fabricație al diverselor piese.

Acest sistem se caracterizează prin următoarele caracteristici:

rapiditate – cu care efectuează controlul a sute de piese pe zi direct pe fluxul de fabricație;

versatil – prin faptul că poate fi integrată pe deplin în fluxul de producție;

precizie de măsurare – (0,085 mm) fiind mare datorită dispozitivului de urmărire optic care este o componentă separată de robotul cu capul de măsură;

alinierea automată și instantanee;

referință dinamică – utilizând dispozitivul de urmărire sistemul de coordonate este fixat pe piesa menținând alinierea piesei pe tot parcursul scanării;

auto calibrare – este realizată cu ajutorul unui calibru care asigură o acuratețe constantă pe tot parcursul funcționării sistemului de măsurare;

monitorizarea continuă a parametrilor – (temperatura, acuratețe, etc) asigură precizia pe tot parcursul utilizării sistemului de măsurare.

3.10.Analiza raportului cost – performanțe

Pentru a putea realiza analiza raportului cost – performanțe trebuie să se cunoască și să se prioritizeze principalele criterii de selecționare ale produselor.

Criteriile se iau în considerare în ordinea prioritizarii și sunt următoarele:

prețul produsului – reprezintă prețul ofertat;

repetabilitatea – reprezintă capacitatea brațului de a reliza măsurători repetabile;

acuratețea volumetrică – reprezintă testul prin care se măsoară o lungime certificată din mai multe poziții de mai multe ori, comparând rezultatele obținute;

volumul măsurat – reprezintă volumul pe care o piesă îl poate ocupa și pe care îl poate măsura;

software – este programul prin care se achiziționează puncte și se realizează măsurătorile;

numărul de grade de libertate – reprezintă numărul de articulații ale brațului;

sistem prindere – reprezintă modul de prindere al capului de măsură.

Analiza raportului cost – performanțe se va realiza pe baza acordării unui punctaj de maxim 100 de puncte, calculat ținând cont de importanță funcțiilor precizate mai sus, precum și de prețul produselor analizate.

Ținând cont de ponderea importanței funcțiilor descrise mai sus în realizarea aplicațiilor de control dimensional din industria auto punctajul maxim este constituit astfel:

prețul produsului – 35 puncte;

repetabilitatea – 15 puncte;

acuratețea volumetrică – 15 puncte;

volumul măsurat – 13 puncte;

software – 11 puncte;

numărul de grade de libertate – 6 puncte;

sistem prindere – 5 puncte.

Se analizează raportul cost – performanță pentru cele patru produse descrise în capitolul anterior. Caracteristicile vizate în această evaluare sunt următoarele (tabelul 3.4.):

Tabel ul 3.4.

Observație: Deoarece prețul la brațul ROMER este exprimat EXWORK (preț de fabricație) trebuie la valoare finală a prețului adăugat și costurile legate de transport, se estimează în analiză ca prețul final al respectivului produs este de 63000 euro.

În continuare se vor analiza fiecare dintre caracteristicile mai sus enunțate acordându-se un punctaj după regulile descrise mai jos.

Analiza prețului

Prețul cel mai bun este cel al firmei P1 care va primi 35 de puncte, punctajul pentru celelalte 3 produse se calculează cu formula:

Analiza caracteristicii: Repetabilitate

Valoarea cea mai bună a caracteristici de repetabilitate este cea a firmei P2 și anume 0,023 µm, care primește punctajul de 15 puncte. Restul de produse analizate vor primi un punctaj calculat cu formula:

Analiza caracteristicii: Acuratețe

Valoarea cea mai bună a caracteristici de acuratețe, pentru palpatorul mecanic este cea a firmei P2 și anume ±0,033 µm care primește punctajul de 15 puncte. Restul de produse analizate vor primi un punctaj calculat cu formula:

Analiza caracteristicii: Volum măsurat

Valoarea cea mai bună a caracteristici de volum măsurat este cea a firmei P4 și anume 2700 mm (valoarea cea mai mare) care primește punctajul de 13 puncte. Restul de produse analizate vor primi un punctaj calculat cu formula:

Analiza caracteristicii: Software

Având în vedere faptul că cele patru produse au caracteristici similare și acoperă toate funcțiile de măsurare solicitate de aplicațiile de control dimensionale din industria auto nu mai este necesară folosirea unei formule de calcul pentru această caracteristică.

Toate cele patru produse primesc pentru această caracteristică punctajul maxim acordat și anume 11 puncte.

Analiza caracteristicii: Număr grade libertate

Având în vedere faptul că cele patru produse au același număr de grade de libertate, permițând efectuarea unei mari varietăți de aplicații de control dimensionale din industria auto nu mai este necesară folosirea unei formule de calcul pentru această caracteristică.

Toate cele patru produse primesc pentru această caracteristică punctajul maxim acordat și anume 6 puncte.

Analiza caracteristicii: Sistem prindere

Având în vedere faptul că cele patru produse au două tipuri de prindere a brațului articulat de măsurare și anume flanșa respectiv suport magnetic și analizând tipurile de aplicații de control dimensional din industria auto se acordă punctaj maxim produselor care utilizează pentru prindere suportul magnetic și acestea vor primi punctajul maxim de 5 puncte.

Produsele care folosesc pentru prindere flanșe vor primi jumătate din punctajul maxim acordat și anume 2,5 puncte.

În tabelul 3.5. sunt prezentate punctajele acordate pentru cele patru produse analizate ținând cont de regulile de calcul enunțate mai sus. Punctajul total reprezintă însumarea punctajelor parțiale referitoare la fu ncțiile analizate ale celor patru produse.

Ținând cont de criteriile descrise anterior, produsul cu cel mai mare punctaj total este și produsul recomandat pentru utilizarea în aplicațiile de control dimensional din industria auto.

Tabelul 5

După cum se observă din tabel produsul cu cel mai mare punctaj este P2 de la firma ROMER și se numește ROMER ABSOLUTE ARM.

3.11.Prezentare sisteme mecatronice pentru analiza deformarii reperelor

Analiza deformarii caroseriei auto s-a realizat utilizand sistemul fotogrametric TRITOP al firmei GOM pentru analiza locala si globală a deformarilor in industria de automobile.

Sistemul optic 3D de măsurare in coordonate TRITOP CMM este un sistem portabil de măsurare optica care determină cu precizie coordonatele 3D ale punctelor specificate pe suprafata piese de masurat.

Punctele de măsurare sunt marcate usor cu markeri auto-adezivi sau magnetici, înainte de procesul de măsurare.

Imaginea obiectului de masursat este apoi captata cu camera fotogrametrica TRITOP CMM din unghiuri diferite de vizualizare.

Bazat pe imaginile captate 2D, calculatorul calculează automat coordonatele 3D ale markerilor plasati prin intermediul formulelor specifice. Principiul este ilustrat in urmatoarea figura 3.38.

Două instrumente grafice tip bara, etalonate corespunzator scalei de masurare, afiseaza gradul de acuratete si de conformitate a rezultatelor măsurătorii. Primitive, cum ar fi cilindrii, gauri, sfere, linii de frontieră, etc pot fi măsurate cu ajutorul adaptoarelor corespunzătoare.

Software-ul este de asemenea capabil de inspectie si de analiză. Coordonatele 3D măsurate pot fi utilizate pentru dimensionarea, compararea cu datele CAD sau pot fi exportate pentru elaborarea rapoartelor de măsurare.

Analiza deformarii componentelor auto (modificări ale interstitiilor, deformari la nivelul caroseriei auto) pentu care s-a utilizat sistemul fotogrametric TRITOP este utilizat atat pentru analiza locala precum si analiza globala a deformarilor din industria de automobile.

În departamentele de testare a prototipurilor din industria auto masinile sunt expuse la diverse tipurile de teste, în scopul de a determina comportarea lor la interactiunile cu corpuri exteren. Se analizeaza comportarea corpului masinii, pieselor interioare. Acest lucru se face folosind experimente standard, de exemplu, de mediu in camera cu schimbări de temperatură de până la 130 de grade, măsurători si teste de stabilitate suprasarcină pe termen lung.

În afară de criteriile tehnice pe care trebuie să le respecte în timpul acestor teste, aspectul vizuale e aproape la fel de important.

Doua aspecte în legătură cu această tendintă sunt modificările în modificarea interstitiilor si deformarea unor părti ale corpului masinii.

Sistemul fotogrametric TRITOP cu modulul său de analiza a deformarilor ofera o analiza de încredere si o reprezentare grafică a acestor deformatii. Această tehnica de măsurare flexibila poate fi folosita chiar si în conditii extreme de mediu ca de ex temperaturi de la -40 la + 90 grade sau în spatiul limitat al interiorului masinii.

Mai întâi de toate, un număr arbitrar de markeri cu forma de cerc este aplicat de către utilizator ca puncte de măsurare pe suprafata care urmează să fie măsurata. Prin utilizarea unei camere de înaltă rezolutie digitala si software-ul TRITOP, coordonatele 3D ale acestor puncte sunt determinate.

Modulul software specializat de analiza deformarii permite administrarea convenabila a oricarui număr de pasi de masurare . In afară de coordonatele 3D ale punctelor de măsurare, pot fi determinati si vectorii de deplasare 3D.

Această informatie este suprapusa pe imaginile 2D si, prin urmare, cu ajutorul săgetilor si a metodei afisarii erorilor cu hartii colorate se obtine o interpretare clară si rapidă a componentei de deformare. Utilizatorul poate folosi de asemenea instrumente adaptate de analiză pentru a măsura, vizualiza si determina modificările latimii si alinierea interstitiilor la usile auto.

Imaginile 2D cu valorile măsurate suprapuse permit concluzii cu privire la punctele slabe ale componentelor sau a imbinarilor sudate sau însurubate si astfel sa poate fi luate măsurile de eliminare a acestora.

3.12.Prezentare sisteme mecatronice 3D

Firma Nikon proiectează, dezvoltă și comercializează o gamă unică de sisteme 3D de control (hardware si software) pentru sectorul auto și aerospatial.

Metris oferă echipamente de precizie și soluții metrologice pentru măsurători clasice tip MMC (mașini de măsurat în coordonate în construcție bridge sau cu braț orizontal) în configurații atât fixe cât și portabile și echipate cu senzori optici și de contact.

Modelul XC65Dx este un scaner multi-laser. Tehnologia brevetata de scanare transversală combină trei capete cu laser într-un singur senzor. Se pot scana 3D cu eficientă marita o serie de caracteristici, cum ar fi orificii, margini, fante, suprafete libere într-o singură scanare fără a fi nevoie să se re-orienteze senzorul laser.

Functia de digitizare 3D foloseste o frecvența de scanare si permite adaptarea intensitatii puterii laser pentru a scana orice suprafață fără interacțiune cu utilizatorul.

Scanerul LC60Dx cu o singură linie laser de scanare este in limitele de precizie de măsurare tactil, deoarece poate capta 75000 puncte de măsurare pe secundă. Echipat cu camera in tehnologia CMOS scanerul complet digital, digitizeaza automat geometria completă a unei piese incluzand caracteristici și suprafețe în doar câteva curse ale CMM.

Produsul SPECTROMAS realizat de firma GOM din Germania, oferă un concept de automatizare ideal pentru cerințele impuse în controlul calitativ industrial.

Soluțiile firmei sunt compuse din sisteme hardware fiabile în mediul industrial, software precis și sigur în proces și integrare fără dificultăți în mediul industrial individual.

Utilizând soluțiile de metrologie automatizată, inspecția în întregul lanț de producție devine o parte integrantă a asigurării calității în procesele de producție.

Instalarea unui astfel de sistem include și un training specializat ce permite utilizatorului să dezvolte singur noi procese de inspecție.

Aceași firmă recomandă utilizarea senzorului ATOS  pentru a putea fi utilizat cu flexibilitate în regim automatizat în mediul industrial.

Tehnologia inovatoare GOM poate fi integrată cu roboți industriali convenționali sau cu alte sisteme de manipulare.

Robotul industrial este direct controlat din interfata softului ATOS sau prin utilizarea unui controler PLC, poziționarea senzorului făcându-se în mod automat.

Referențierea dinamică a sistemului ATOS, soluție deja consacrată în mediul industrial, asigură acuratețe ridicată a măsurătorilor independentă de precizia de manipulare a robotului.

Software-ul ATOS Professional se armonizează optim cu fluxurile de lucru automate. Software-ul puternic este testat de către autorități independente (PTB Germania si NIST USA) și face posibilă urmărirea tuturor rezultatelor măsurate, schimbul de date eficient cu softurile CAD și cu numeroase sisteme de management al calității. Ca urmare se pot defini inspecții standardizate si centralizate ce pot fi puse în aplicare în diverse puncte de pe fluxul de producție.

Firma produce și ATOS Triple Scan, care s-a dezvoltat de la zero, ca un sistem destinat să funcționeze fără intervenție umană în mediu industrial.

Sistemul monitorizează constant în timpul funcționării, parametrii de stare: calibrare, vibrațiile în timpul măsurătorii, temperatura componentelor electronice etc, avertizând operatorul în caz de nereguli.

Fiind un sistem portabil, ATOS Triple Scan permite efectuarea de măsurători atât în camera de metrologie cât și in hala de producție fără dificultăți.

ATOS Triple Scan este robust si rezistent, carcasa de protectie fiind confectionată din fibra de carbon cu filtre de praf.

Soluția hardware este proiectată de la început să funcționeze 24h/24h în condițiile unui mediu industrial

Sistemele ATOS II Triple Scan si ATOS III Triple Scan utilizează senzori CCD de înaltă rezoluție și elemente optice special concepute pentru o măsurare de înaltă precizie. Precizia, rezoluția ți volumul de măsurători sunt complet adaptabile necesității aplicației.

Această caracteristică permite utilizarea celei mai înalte rezoluții pentru piese de dimensiuni mici, precum cele de mecanică fină sau timp de măsură extrem de rapid, chiar și pentru obiecte cu un volum de până la 2m.

Posibilitatea combinării metodei de măsurare optică (scanare tridimensională) cu cea tactilă (palpator MMC) permite abordarea oricăror aplicații de măsuratori tridimensionale.

Modulul GOM Touch Probe combină măsurarea de suprafețe 3D prin scanare cu măsurarea de coordonate 3D prin metoda probei tactile. GOM Touch Probe permite măsurarea rapidă de coordonate în zone greu accesibile și comparația valorilor instant cu modelul nominal CAD.

Deasemenea pemite generarea de primitive (plane, puncte, cilindrii etc) sau alinierea în timp real a componentelor.

Măsurătorile ATOS și Touch Probe  sunt efectuate și evaluate folosind același pachet software – ATOS Professional și nu necesită echipamente hardware suplimentare. Precizia de măsurare rămâne neschimbată.

Un ultim produs pe care îl vom prezenta este sistemul ATOS Compact Scan definește o nouă clasă de scanere destinate măsurătorilor 3D și inspecției. Greutatea redusă și construcția compactă deschid noi zone de aplicații și asigură adaptabilitatea pentru măsurătorile tridimensionale a componentelor precum piesele turnate sau injectate, forme si modele, interiorul incintelor, prototipuri, machete de design.

Soluția hardware avansată este combinată cu software-ul puternic și complet integrat destinat scanarii și inspecției.

3.13.Prezentare aplicatii din domeniul auto ce utilizeaza camere pentru realizarea controlului dimensional

3.13.1.Masurarea inelelor de fixare cu camere

Rotor Clip este un producător de nivel mondial de inele de fixare, care produce miliarde de inele anual la fabrica de din New Jersey. De la volanul auto la aparatele de uz casnic, inelele de fixare care ajuta la prinderea sigura a componentelor pe arbori si alezaje interioare. Inelele sunt produse într-o gamă largă de dimensiuni, de 1 mm la 889mm.

În timp ce compania se baza pe micrometre pentru măsurarea dimensiunilor inelului, operatorii aveau probleme in a măsura inele cu dimensiuni mai mici de jumatate de inch. La fel cand operatorul foloseste un subler vernier pot aparea erori datorate modului de operare.

Viteza de operare este o alta problema deoarece masurarea manuala a sase inele de dimensiuni mici dureaza chiar si 20 minute.

Pentru a accelera procesul de măsurare si pentru a îmbunătăti precizia, compania a adaugat recent un senzor vision In-Sight ® 1000 de la Cognex la linia de fabricare a inelelor. In-Sight 1000 este o senzor cu înaltă performantă, de scop general, care încorporează o bibliotecă completă de instrumente software de analiza imagini, o serie de porturi I/O discrete, o interfată tip foaie de calcul pentru configurarea aplicatiei, interfata si protocol de comunicatii Ethernet, toate într-o unitate compacta, de sine stătătoare.

Unul dintre motivele principale pentru care a fost selectat senzorul In-Sight s-a datorat capacitătii sale de a stoca programele individuale de măsurare sau „task-uri”corespunzatoare fiecarui tip de inel prin intermediul interfetei gen foaia de calcul. Modul de configurare si perare este usor chiar fara nici o experientă anterioară cu programe de analiza imagini. Dupa ce s-a configurat si incarcat task-urile tot ce trebuia sa faca un operator era sa cheme programul corespunzator inelului de masurat. Inelul era plasat pe un post de masure cu iluminare de fundal pentru un contrast cat mai bun.

Sistemul In-Sight capteaza o imagine a inelului de la o distanta desapte centimetri si o transferă la procesorul grafic integrat. Procesorul analizeaza imaginea folosind instrumentele software specifice. Se pot măsura o multime de caracteristici diferite. Pe unele inele intereseaza doar diametrul exterior si mărimea papucului, în timp ce pentru un alt tip de inel trebuie doar diametrul interior, sectiunile min, max si diametrul gaurii papucului.

Mai precis, se foloseste instrumentul de localizare model In-Sight PatFind ™, care verifică prezenta/absenta unei caracteristici si aplică un dispozitiv virtual pentru diferite functii de măsurare. De exmplu instrumentul GasesteCerc, care măsoară diametre, Instrumentul Găseste Segment, care masoara dimensiunile segmentelor.

In timp ce au loc măsurătorile, operatorii pot obtine o imagine în timp real pe un ecran LCD color din incinta statiei de inspectie. A fost creata o interfată de utilizator personalizata cu In-Sight care afisează diferitele dimensiuni ale inelului, semnale vizuale verde sau rosu pentru Trece / Nu Trece. În cazul în care oricare dintre dimensiuni se încadrează în afara tolerantei, apare o solicitare de ajustare, caz în care trebuie să se oprească echipamentele de productie si să se facă ajustări.

O caracteristică interesantă a statiei de inspectie este faptul că echipamentul micrometru digital pentru determinarea inaltimii si senzorul vision sunt conectate prin intermediul Ethernet, permitând astfel ca datele de măsurare a grosimii de la micrometru să fie încărcate în programul In-Sight. Aceste date si cele de la programul de analiza imagini sunt trimise într-o bază de date de Asigurare a Calitătii, oferind inginerilor QA acces imediat la datele statistice daca există o plângere de la client pe o piesa anumita.

Compania a reusit să reducă timpul de măsurare total cu 75%, Din moment ce operatorii nu mai trebuie să se ocupe de piesele mici, ei pot obtine măsurările în mult mai putin timp. Daca initial trebuiau 20 de minute pentru sase inele s-a ajuns la cinci minute.

Compania a adugat apoi un senzor In-Sight,model 4001cu rezolutie optică mai buna (1024 x 768 pixeli) pentru captarea imaginilor de inalta precizie a pieselor mai mari de până la patru centimetri în diametru.

3.13.2.Măsurare de precizie a pinilor de la centura de siguranta cu camera

Firma Engineering Specialties, Inc (Branford de Nord, CT) produce milioane de componente auto de mici dimensiuni, de înaltă precizie. Clentii firmei ESI si-au construit o serie de echipamente pentru a inspecta aceste piese in vederea detectarii pieselor neconforme. Un astfel de exemplu este o mașină care inspectează axele folositi la centura de siguranță auto. Inacest caz calitatea este extrem de importanta.

Acesti pini se taie dintr-o sârmă, capetele sunt teșite și o crescatura circumferentiala este format cu o mașină specializata. Diametrul pinului este de 60 de miimi de țol (60/1000 dintr-un inch) astfel încât aceste componente sunt mici.

Pinii prelucrati sunt pusi într-un vas de alimentare, serializati și lasati sa cada pe o suprafata transparenta astfel încât sa se încadrează între o sursă de lumină colimată și camera perfomanta tip Teledyne DALSA de inalta rezolutie prevazuta cu un obiectiv telecentric.

În timp ce cad sub influența greutatii un fotosenzor detectează piesa și comanda controlerul tip Teledyne DALSA Vision Aparatura ™ (computerul sistemului vision ) pentru a declanșa achizitie de imagine. Sistemul Aparatura Vision ruleaza softwareul Sherlock ™ al firmei Teledyne DALSA, software-ul de analiza imagini pentru a găsi conturul pinului și de a determina în imagine unghiul său de pozitionare. Software-ul masoara apoi pinul pentru determinarea mai multor diametre mai multe, inclusiv crestătura circumferentiala.

Piesele care nu se incadreaza in toleranțe sunt suflate lateral într-un coș cu pini respinsi.

Defectele sunt înregistrate și prezentate ca o diagram Pareto pentru a ajuta ulterior la îmbunătățirea procesului de fabricație. Piesele bune cad într-un alt cos și sunt gata pentru livrare clientului. Piesele sunt prelucrate la rata de două pe secundă, în principal acest timp fiind limitat de timpul necesar pentru a accelera și a cădea sub efectul gravitatii prin dreptul sistemului de iluminare si captare imagine.

Acest sistem de control functioneaza 24 ore x 7 zile nesupravegheat. În cazul în care sistemul are nevoie de realimentare sau de întreținere sistemul folosește rețea wireless pentru a trimite un e-mail și a chiar poate apela numărul de telefon al unui operator, chiar și la domiciliu operatorului. Operatorul interacționează cu sistemul utilizând o interfață personalizată programata in Visual Basic si pozitionata in "partea de sus" a software-ul Sherlock.

ESI admite că pare foarte mult de lucru pentru o piesa atat de mic, dar sustin ca au construit această mașină deoarece merita din punct de vedere economic. ESI produce 10 milioane de astfel de pini pe an si vor sa aiba zero piese defecte deoarece sunt componente ale centurii de siguranta auto.

Pinii de pe banda de alimentare, sunt serializati și a trec printre lumina colimată (1) și fcamera video. O imagine este captata prin lentila telecentrică (2) cu o camera de mare viteză (3). Sistemul Teledyne DALSA Vision Aparatura (4) procesează imaginea pentru a evalua pinii. Interfața operator este indicata pepartea dreapta a interfetei grafice.

CAPITOLUL 4

Stabilirea de configuratii optime in vederea adaptarii rapide a sistemelor de control dimensional la schimbari de fabricatie „in rafale”.

4.1. Prezentare solutii de sisteme mecatronice de masurare si control dimensional

4.1.1. Scheme cinemato – functionale ale unui brat de masurare

In figura 4.1. este prezentata schema cinematica a unui brat articulat cu 6 grade de libertate (R1 – R6) care are montat in cap un scaner multi-laser de control dimensional. Bratul articulat este folosit pentru verificarea calitatii pieselor pe fluxul de productie din diverse domenii de masura.

Bratul articulat se compune din urmatoarele miscari:

articulatia R1 – executa o miscare de rotatie in jurul propriei axe;

articulatia R2 – executa o miscare de rotatie in plan fata de elementul E1 care este solidar cu articulatia R1;

articulatia R3 – executa o miscare de rotatie in plan fata de elementul E2 care este solidar cu articulatia R2;

articulatia R4 – executa o miscare de rotatie in jurul propriei axe (E3) care este solidara cu articulatia R3;

articulatia R5 – executa o miscare de rotatie in plan fata de elementul E4 care este solidar cu articulatia R4;

articulatia R6 – executa o miscare de rotatie in jurul propriei axe (E5) care este solidara cu articulatia R5 care contine si scanerul multi-laser.

Bratul articulat se termina cu un scanerul multi-laser compus din minim 3 senzori laser care se folosesc pentru controlul dimensional (metoda triangulatiei) al pieselor de pe fluxul de fabricatie.

Bratul articulat poate sa fie manual sau automat prin introducerea in constructia acestuia a unor actuatori care sa execute miscarile de pozitionare a scanerul multi-laser pentru a putea efectua controlul dimensional.

In schema cinematica din figura 4.2. este prezenta in detaliu un brat articulat cu 6 grade de libertate automatizat care este prevazut cu un scaner multi-laser pentru realizarea controlului dimensional.

S-a reprezentat prin culori urmatoarele elemente:

rosu – elementele de actionare (motoare electrice);

verde – baza care este fixa;

albastru inchis – lagare (rulmenti);

mov – sisteme de transmitere a miscarii cu curea si intinzator unde este cazul;

portocaliu – sisteme de transmitere a miscarii cu roti dintate (pinion – coroana dintate/ roti dintate conice);

albastru deschis – lanturi dimensionale intre axele de miscare;

negru – elementele de referinta fixe.

Cele 6 grade de libertate se realizeaza astfel:

primul grad de libertate se realizeaza prin intermediul unui motor electric, mecanism de transmitere a miscarii cu curea, si un mecanism de transmitere cu roti dintate tip pinion – coroana dintata. Mecanismul cu curea dintata trapezoidala transmite de la motor miscarea in raport 1:1, demultiplicarea realizandu-se la nivelul superior pinion – coroana dintata, obtinandu-se o reducere a vitezei unghiulare cu un raport 1:4. Rotatia se realizeaz in jurul axului A1.

al doilea grad de libertate se realizeaza prin intermediul unui motor electric si un mecanism de transmitere a miscarii cu curea cu intinzator. Mecanismul cu curea dintata trapezoidala transmite de la motor miscarea in raport 1:3. Rotatia bratului se realizeaza in jurul axului A2.

al treilea grad de libertate se realizeaza prin intermediul unui motor electric si un mecanism de transmitere a miscarii cu curea cu intinzator. Mecanismul cu curea dintata trapezoidala transmite de la motor miscarea in raport 1:3. Rotatia bratului se realizeaza in jurul axului A3.

al patrulea grad de libertate se realizeaza prin intermediul unui motor electric, mecanism de transmitere a miscarii cu curea, si un mecanism de transmitere cu roti dintate tip pinion – coroana dintata. Mecanismul cu curea dintata trapezoidala transmite de la motor miscarea in raport 1:1, demultiplicarea realizandu-se la nivelul superior pinion – coroana dintata, obtinandu-se o reducere a vitezei unghiulare cu un raport 1:4. Rotatia se realizeaz in jurul axului A4.

al cincilea grad de libertate se realizeaza prin prin intermediul unui motor electric si un mecanism de transmitere a miscarii cu curea. Mecanismul cu curea dintata trapezoidala transmite de la motor miscarea in raport 1:1. Rotatia bratului se realizeaza in jurul axului A5.

al seaselea grad de libertate se realizeaza prin intermediul unui motor electric, mecanism de transmitere a miscarii cu curea, si un mecanism de transmitere cu roti dintate conice. Mecanismul cu curea dintata trapezoidala transmite de la motor miscarea in raport 1:1, demultiplicarea realizandu-se la nivelul rotilor dintate conice, obtinandu-se o reducere a vitezei unghiulare cu un raport 1:2. Rotatia se realizeaz in jurul axului A6.

S-au folosit pentru transmiterea miscarii sisteme de lagaruire cu rulmenti radiali cu bile, respectiv rulmenti radiali – axiali cu bile dupa caz.

4.1.2. Solutii constructive de ansamblu

control integral al ansamblului auto integrat

In figura 4.3 este prezentata o solutie constructiva pentru controlul caroseriei la un autovehicul utilizand doi roboti ce sunt echipati fiecare cu un scaner multi-laser. Pentru controlul pozitionarii scanarului multi-laser se utilizeaza un sistem video precis si un robot cu 6 axe de rotatie. Sistemul detecteaza prin intermediul unor senzori prezenta autovehiculului dupa care incepe si controleaza caroseria prin pozitionarea scanerului astfel incat acesta sa obtina date relevante.

Cu ajutorul acestei solutii se poate verifica defectele de fabricatie (caroserie), profilele utilizate in constructia autovehiculului, calitatea geamului, caracteristicile cofiguratiei bordului, etc.

Control integral al reperului auto integrat

In figura 4.4. este prezentat un sistem de control ce utilizeaza un robot cu 6 axe de miscare echipat cu un scaner multi-laser pentru reperul capac chiuloasa.

Robotul pozitioneaza scanerul si efectueaza masuratorile in raport cu un sistem de coordonate.

Masuratorile sunt realizate prin intermediul unui scaner multi-laser care in momentul primirii semnalului de masurare acestea sunt efectuate si afisate pe un ecran, semnaland cu rosu cotele care nu respecta tolerantele impuse si cu verde pe cele care se incadreaza in acestea.

Aplicatiile ce se pot realiza cu acest sistem sunt: controlul dimensional al reperelor, controlul abaterilor de forma si pozitie, verificarea subansamblelor, verificarea prezentei sau a absentei elementelor componente sau a unor operatii, etc.

4.2.Concepte și soluții prin simulare pentru arhitecturi constructive

4.2.1.Sistem mecatronic în consolă pentru control dimensional X-Y-Z

Figura 4.5. Sistem mecatronic X-Y-Z

În figură 4.5. este prezentat un sistem mecatronic cu trei axe de translație x-y-z, axă x fiind prinsă pe masa din profile de aluminiu, axa z se prinde de sania axei x prin intermediul unei piese de legătura și are atașat un sistem șurub-piuliță de compensare a săgeții, axa y se prinde printr-o placă de legătură de sania axei z și deasemenea are un sistem șurub-piuliță de compensare a săgeții. Pe sania axei y se prinde printr-o placă de legătură senzorii de control dimensional.

Caracteristicile acestui sistem sunt date din punct de vedere:

mecanic: de viteză de deplasare a axelor, a preciziei și a repetabilității acestora;

electronic: de comunicația între diferitele dispozitive, capabilitatea procesorului de a fi conectat cu diferite dispozitive și modularitatea acestuia;

software: de modul de inițializare, de modurile de lucru implementate, de capacitatea acestuia de a permite monitorizarea, controlul și mentenanța de la distanță a sistemului.

Figura 4.6. Schema cinematică a sistemului mecatronic X-Y-Z

În figură 4.6. se prezintă schema cinematică a sistemului mecatronic XYZ de poziționare a sistemului laser de control. Deplasările liniare pe axele OX, OY și OZ vor fi realizate prin mecanisme cinematice de tip șurub–piuliță ce conferă siguranță și precizie de poziționare pentru sistemul laser de control.

Deplasarea în planul vertical, pe cele trei direcții, este făcută de trei cuple cinematice de mișcare șurub-piuliță, prima pentru deplasarea orizontală OX, cea de a doua pentru deplasarea verticală OZ iar cea de a treia pentru pentru deplasarea pe axa OY.

4.2.2.Sistem inteligent mecatronic X-Y-Z-R

Figura 4.7. Sistem mecatronic X-Y-Z-R

În figură 4.7. este prezentat un sistem mecatronic cu trei axe de translație x-y-z și o rotație r, axă x este așezată și prinsă de un cadru din profile, axa z este prinsă de sania axei x prin intermediul unor plăci de legătura și a unui sistem de ghidare, axa y se prinde de axa z prin intermediul propriei sănii care este așezată pe un suport susținut de un ghidaj și de axa z.

Sistemul inteligent mecatronic pentru control dimensional și pentru încărcarea și/sau descărcarea pieselor în instalații de control atât în regim automat cât și semiautomat este un sistem adaptiv și modular integrabil în fluxul de fabricație. Piesele turnate sunt controlate atât în stare brută (după turnare, înainte de prelucrare) cât și în stare prelucrată. Verificarea pieselor în stare brută are scopul depistării pieselor cu defecte de turnare înaintea prelucrărilor mecanice, în vederea economisirii de timp, manoperă, energie, etc. Piesele controlate sunt puse pe banda de descărcare în două rânduri separate: piese bune și piese rebut.

Sistemul este format din următoarele subansamble:

sistem de control dimensional; Sistemul de control dimensional pentru piese este reprezentat de doi senzori laser montați pe un profil ce pot fi reglați.

sistem de rotire piesă; Sistemul de rotire piesă este format din: corp, două pistoane paralele cu mișcare alternativă, un sistem de transformare a mișcării lineare a pistoanelor în mișcare de rotație, format din două cremaliere atașate pistoanelor și un pinion, disc de rotație atașat axului pinionului.

axă liniară de deplasare în plan orizontal, pe direcția «X»; Axa liniară de deplasarea în plan orizontal pe direcția «X» este o axă electrică de deplasare formată din: corp, motor electric, controler, reductor, kit axial, mecanism cu curea dințată pentru deplasarea saniei, ghidaj și sanie de deplasare.

axă de sprijin pentru deplasarea în plan orizontal, pe direcția «X»; Axa de sprijin pentru deplasarea în plan orizontal, pe direcția «X» este similară axei lineare de deplasare descrisă mai sus, dar este formată numai din corp, ghidaj și sanie de deplasare (nu are motor, reductor, kit axial și mecanism cu curea dințată). Ea are rolul măririi capacității portante a axei liniare de deplasare.

axă liniară de deplasare în plan orizontal, pe direcția «Y»; Axa liniară de deplasare în plan orizontal, pe direcția «Y» este o axă electrică de deplasare formată din: corp, motor electric, controler, reductor, kit axial, mecanism cu curea dințată pentru deplasarea saniei, ghidaj și sanie de deplasare.

axă liniară de deplasare în plan vertical, pe direcția «Z»; Axa liniară de deplasare în plan vertical, pe direcția «Z» este o axă electrică de deplasare formată din: corp, motor electric, controller, reductor, kit axial, șurub cu bile pentru transformarea mișcării de rotație în mișcare de translație pentru deplasarea saniei, ghidaj și sanie de deplasare.

sistem de rigidizare tip «feng»; Sistemul de rigidizare tip «feng» este format din corp, placă de deplasare și coloane de ghidare și are rolul rigidizării axei de deplasare pe direcția «Y» care lucrează în consolă.

pupitru operator de comandă; Pupitrul operator este format din panou operator (OP), butoane de acționare (avans, retragere, start, home-origine, stop urgență) și lămpi de control (start, home-origine și avarie).

panou de automatizare;

dulap de automatizare; Dulapul de automatizare este format din: sistemul Siemens (PLC) de control și elementele de protecție și securitate.

cadru suport.

Modul de operare al sistemului mecatronic inteligent se compune din două softuri de acționare:

programul pentru P.L.C. (sistem Siemens) care asigură inițializarea controllerelor pentru motoarele axelor de deplasare;

programul pentru O.P. (operator).

Acest program de vizualizare este interfața dintre sistemul mecatronic și operator și asigură: selectarea modurilor de lucru și afișarea stării actuale în fiecare mod de lucru.

Modurile de lucru sunt următoarele:

manual: în acest mod, se selectează mecanismul dorit și se apăsa butonul „AVANS” sau „RETRAS”; mișcarea are loc atâta timp cât butonul este menținut apăsat.

semiautomat: în acest mod, se selectează mecanismul și poziția de deplasare dorite și se apăsa butonul „START”; mișcarea are loc până la atingerea poziției selectate.

automat: în acest mod, după apăsarea butonului „START” se efectuează secvența de flux pentru piesa manipulată;

Acest sistem mecatronic s-a dezvoltat pentru verificarea diverselor repere turnate din aluminiu, care intră în componența:

motorului (capac chiulasă, suport bucșă etanșare, ax culbutări, capac cutie ieșire apă);

ambreiajului (carter ambreiaj);

cutiei de viteze (carter mecanisme);

transmisiei (corp modul întoarcere, capac modul întoarcere, bușon modul întoarcere.

4.2.3.Sistem mecatronic integrat

Figura 4.8. Sistem mecatronic integrat

În figură 4.8. este prezentat un sistem alcătuit din o masă profilată pe care se montează o axă, iar pe aceasta fiind montat un robot cu șase grade de libertate care se termină cu un senzor laser pentru controlul dimensional al piesei.

Acest sistem are în componența sa un automat Siemens pentru controlul axei de translație și un automat pentru controlul celor șase grade de libertate ale robotului.

Axa se inițializează prin deplasarea saniei și localizarea punctului de referință, după care aceasta poate fi deplasată conform tabelei din programul de automatizare.

Robotul se inițializează prima dată când este pus în funcțiune prin aducerea axelor în referință, acesta fiind prevăzut cu acumulatori pentru memorarea pozițiilor, după care se programează pentru a realiza funcțiile ce sunt necesare sistemului mecatronic pentru a realiza controlul dimensional al reperelor.

Figura 4.9. Schema cinematica a sistemului mecatronic integrat

În schema cinematică din figura 4.9. Este prezentat în detaliu un braț articulat cu 6 grade de libertate automatizat montat pe o axă de translație care este prevăzut cu un senzor laser pentru realizarea controlului dimensional.

S-a reprezentat prin culori următoarele elemente:

roșu – elementele de acționare (motoare electrice);

verde – bază care este fixă;

albastru închis – lagăre (rulmenți);

mov – sisteme de transmitere a mișcării cu curea și întinzător unde este cazul;

portocaliu – sisteme de transmitere a mișcării cu roți dințate (pinion – coroană dințată/roți dințate conice);

albastru deschis – lanțuri dimensionale între axele de mișcare;

negru – elementele de referință fixe.

Cele 6 grade de libertate se realizează astfel:

primul grad de libertate se realizează prin intermediul unui motor electric, mecanism de transmitere a mișcării cu curea, și un mecanism de transmitere cu roți dințate tip pinion – coroană dințată. Mecanismul cu curea dințată trapezoidală transmite de la motor mișcarea în raport 1:1, demultiplicarea realizându-se la nivelul superior pinion – coroană dințată, obținându-se o reducere a vitezei unghiulare cu un raport 1:4. Rotația se realizează în jurul axului A1.

al doilea grad de libertate se realizează prin intermediul unui motor electric și un mecanism de transmitere a mișcării cu curea cu întinzător. Mecanismul cu curea dințată trapezoidală transmite de la motor mișcarea în raport 1:3. Rotația brațului se realizează în jurul axului A2.

al treilea grad de libertate se realizează prin intermediul unui motor electric și un mecanism de transmitere a mișcării cu curea cu întinzător. Mecanismul cu curea dințată trapezoidală transmite de la motor mișcarea în raport 1:3. Rotația brațului se realizează în jurul axului A3.

al patrulea grad de libertate se realizează prin intermediul unui motor electric, mecanism de transmitere a mișcării cu curea, și un mecanism de transmitere cu roți dințate tip pinion – coroană dințată. Mecanismul cu curea dințată trapezoidală transmite de la motor mișcarea în raport 1:1, demultiplicarea realizându-se la nivelul superior pinion – coroană dințată, obținându-se o reducere a vitezei unghiulare cu un raport 1:4. Rotația se realizează în jurul axului A4.

al cincilea grad de libertate se realizează prin prin intermediul unui motor electric și un mecanism de transmitere a mișcării cu curea. Mecanismul cu curea dințată trapezoidală transmite de la motor mișcarea în raport 1:1. Rotația brațului se realizează în jurul axului A5.

al șaselea grad de libertate se realizează prin intermediul unui motor electric, mecanism de transmitere a mișcării cu curea, și un mecanism de transmitere cu roți dințate conice. Mecanismul cu curea dințată trapezoidală transmite de la motor mișcarea în raport 1:1, demultiplicarea realizându-se la nivelul roților dințate conice, obținându-se o reducere a vitezei unghiulare cu un raport 1:2. Rotația se realizează în jurul axului A6.

S-au folosit pentru transmiterea mișcării sisteme de lagăruire cu rulmenți radiali cu bile, respectiv rulmenți radiali – axiali cu bile după caz.

CAPITOLUL 5

Conceperea si realizarea unei configuratii optime de sistem modular si adaptiv de control dimensional ultraprecis.

5.1.Mecatronică: Teleservice – Telecontrol

Pentru teleservice – telecontrol, sunt utilizate sisteme mecatronice ce au la bază însăși conceptele mecatronicii care reprezintă combinația sinergetică ṣi sistematică a mecanicii, electronicii ṣi a informaticii în timp real, (termenul de mecatronică a fost introdus de un inginer de la compania japoneză «Yaskawa» în 1969, astfel termenul a apărut în mod oficial în Franța în Larousse 2005), revoluția informatică (a doua revoluție industrială) a marcat saltul de la societatea industrializată la societatea informațională, generând un val de înnoiri în tehnologie și educație, japonezii au definit sensul acestor mișcări de înnoire, brevetând termenul de mecatronică, la începutul deceniului al 8-lea al secolului trecut, termenul a fost utilizat pentru a descrie fuziunea tehnologică: mecanică-electronică-informatică (figura 5.1.).

Figura 5.1.

Mecatronica este și rezultatul evoluției firești în dezvoltarea tehnologică. Tehnologia electronică a stimulat această evoluție. Dezvoltarea microelectronicii a permis integrarea electromecanică. În următoarea etapă, prin integrarea microprocesoarelor în structurile electromecanice, acestea devin inteligente ṣi, astfel s-a ajuns la mecatronică (figura 5.2.).

Figura 5.2.

Tehnologia mecatronică aduce în centrul atenției problema informației care, este componenta dătătoare de ton în raport cu materialul și energia. Prin convergența tehnologiilor nou apărute și/sau dezvoltate în baza descoperirilor științifice și a cunoștințelor nou apărute și integrate în industria mecanică fină, va avea loc o transformare a acestei industrii, în industria mecatronică, capabilă de azi, să gestioneze și să monitorizeze, pentru mâine, prin alăturare, implementare sau de la distanță, toate procesele industriale aferente unei societăți informaționale.

În prezent, principala opțiune strategică a industriei de mecanică fină azi și mâine, a industriei de mecatronică, rezultă obiectiv din strategia națională de dezvoltare economică durabilă și din programele de prognoză, pe perioada 2003-2010, ca fiind creșterea calității și competitivității produselor și tehnologiilor la nivelul comunității europene.

Rolul industriei integrate de mecanică fină și mecatronică în cadrul societății românești, este identificat chiar alături de contribuțiile sale calitative, prin:

gradul de complementaritate la nivel comunitar-european;

gradul de automatizare și informatizare;

gradul de monitorizare a proceselor tehnologice industriale ale celorlalte ramuri industriale;

nivelul informației transmise în industrie și societate;

adaptabilitatea și flexibilitatea, față de locul aplicației;

performanța componentelor, hardware și software;

gradul de miniaturizare;

gradul de multidisciplinaritate și de integrare a domeniilor micromecanică, microsisteme, micromecatronică, microelectronică și microinformatică;

convergența microtehnologiilor nou apărute;

ponderea produselor inteligente, informatice și cu vedere artificială;

gradul de gestionare a proceselor, prin integrare sau de la distanță;

gradul de participare la dezvoltarea societății informaționale;

gradul de participare la dezvoltarea schimburilor comerciale pe piața internă și externă;

ciclul de modelare, simulare și optimizare produs/proces, cu nivel adecvat de inteligență, ce se identifică printr-o funcționare automată, adaptivă și opțională a prelucrării și transmiterii informației;

De asemenea mecatronica poate fi definită ca și fiind ingineria multidisciplinară care interferează alături de mecanică de precizie, electronică și informatică cu ingineria micromaterialelor, ingineria microchimică, ingineria microindustrială și cu ingineria microbiosistemelor, contribuind astfel la dezvoltarea micromecatronicii și microbiomecatronicii.

Astfel după scara aplicării domeniul de micromecatronică sau nanomecatronica după cum exprimă chiar denumirea, aplică principiile mecatronicii în proiectarea și fabricarea micro și nanodispozitivelor și micro și nanosistemelor integrându-le inteligența artificială și extinzându-le comunicarea interactivă prin autoreglare, autodiagnosticare, auto-învățare și auto-organizare a informațiilor calitative acumulate.

Astfel spus, acest domeniu integrează în sisteme și microsisteme pe deoparte traductoare și microsenzori, elemente și microechipamente de automatizare și conducere procese, microsisteme video și de prelucrare automată a imaginii, elemente și microsubansamblele micromecanice și pe de altă parte, software-uri pentru proiectarea microsistemelor micromecatronice, pentru realizarea microtehnicilor de calcul evolutiv, pentru proiectarea microsistemelor informatice ca și pentru managementul strategic de dezvoltare continuă a micromecatronicii și nu în ultimul rând, pentru inteferența micromecatronicii cu celelalte microinginerii și microbioinginerii.

Mecatronica, micromecatronica și nanomecatronica, utilizează în ingineria industrială competitivă, micro și nanosisteme cu microstructuri integratoare a senzorilor și microsenzorilor, a actuatorilor și microactuatorilor și a microprocesării semnalelor, capabile să vadă, să simtă, să decidă, să reacționeze și să evalueze într-un mediu aplicativ.

Mecatronica în general, este abordată, în primul rând teoretic, de către universități, precum UPB, facultatea de Inginerie Mecanică și Mecatronica prin Catedra de Precizie și Mecatronică în al doilea rând, ca cercetare și aplicație, de către Institutul Național de Cercetare și Dezvoltare pentru Mecatronică și Tehnica Măsurări, București.

În continuare, INCDMTM București va aborda în prezent domeniul mecatronică, ca un domeniu strategic pentru relansarea și dezvoltarea majorității mediilor industriale prioritare la nivel național, iar în viitor domeniul evolutiv micromecatronica și nanomecatronica.

Tot produse mecatronice sunt și camerele video miniaturale, CD-playere și alte micromașini, dar și mașinile agricole mari și cele stradale din noua generație, sistemele cu gabarit mare și liniile de producție automate, toate ca echipamente inteligente.

Producătorii de automobile creează tot mai des autovehicule mecatronice dotate cu sisteme de execuție complexe, programate și comandate prin calculator (local sau la distanță).

În prezent, cel mai complex sistem mecatronic din lume este cel care asigură închiderea și deschiderea canalului de acces către portul din Rotterdam, elementele sistemului mecatronic inteligent având o întindere de peste 300 m.

Utilajele mecatronice fiind ansambluri care integrează elemente componente simple sau complexe ce îndeplinesc diferite funcții, actionana în baza unor reguli impuse. Principala lor sarcină este funcționarea mecanică, deci producerea de lucru mecanic util, iar esența lor este posibilitatea de a reacționa inteligent, printr-un sistem de senzori, la stimulii exteriori care acționează asupra utilajului luând deciziile corespunzătoare pentru fiecare situație.

Trăsăturile caracteristice ale utilajelor mecatronice sunt următoarele:

multifuncționalitatea, adică posibilitatea de a realiza diferite procese tehnologice, de exemplu prin schimbarea programului;

inteligența, reprezentând capabilitatea mașinii de a comunica cu mediul și de a lua decizii;

flexibilitatea, adică posibilitatea de a modifica fără dificultăți majore construcția utilajului pe etape de proiectare, producție sau exploatare, de exemplu prin folosirea construcției modulare;

posibilitatea de a fi conduse de la distanță, ceea ce impune cunoașterea și utilizarea unor interfețe complexe de comunicare;

evoluție permanentă, datorită dinamicii cerințelor pieței și a posibilităților tehnologice de execuție.

Un important aspect al mecatronicii este acela ca mașinile și utilajele mecatronice sunt exemplu al imitării naturii.

În general, principala caracteristică a utilajelor mecatronice este capacitatea de a se adapta în permanență la condițiile externe și de a da informații (sub forma semnalelor mecanice, electrice, pneumatice, optice, etc) printr-o automatizare și informatizare de nivel avansat.

Deasemenea, sistemele mecatronice (figura 5.3.) sunt dotate cu senzori și traductoare care preiau semnalele din mediu, cu sisteme programate de transformare și interpretare a acestor semnale și dispozitive de comunicație, precum și cu elemente de execuție care acționează corespunzător asupra mediului.

Figura 5.3. Structura sistemului mecatronic

O clasificare a produsele mecatronice se poate face în următoarele clase:

Clasa 1 – produse mecanice cu electronică încorporatǎ pentru a mări capacitățile funcționale. Exemple tipice: mașini unelte cu comandă numerică și acționările cu viteză variabilă pentru mașinile de producție de masă. Produsele clasei 1 este definită prin servo-tehnologie, electronică de putere și teoria controlului

Clasa 2 – sisteme mecanice tradiționale cu o componentă electronică semnificativă modernizată dar cu interfațǎ utilizator neschimbată. Ex: mașini de țesut/cusut și sisteme de producție automate. Produsele din clasa 2 sunt remarcabile prin utilizarea componentelor de calcul și memorie și circuite cu capabilități speciale

Clasa 3 – sisteme care mențin funcționalitatea sistemelor mecanice tradiționale dar mecanismele interne sunt înlocuite printr-un sistem electronic adecvat. Ex: ceasul electronic. Produsele clasei 3 sunt caracterizate prin înlocuiri ale sistemelor mecanice de către circuite integrate și microprocesor

Clasa 4 – produse proiectate cu tehnologie mecanică și electronică printr-o integrare sinergică. Ex: xerox, mașini de spălat și mașini de gătit automate. Produsele clasei 4 sunt practic produsele mecatronice prin integrarea sinergică a tehnologiilor.

5.1.1.Configurarea – sistemelor mecatronice

Prin sistem mecatronic configurabil înțelegem o flexibilitatea funcțională adică este posibil să se configureze diferite scenarii de utilizare. Cu alte cuvinte, soluția poate fi adaptată cu ușurință la diferite scenarii de utilizare și conferă următoarele caracteristici:

disponibilitate înaltă – această structură sporește disponibilitatea sistemului, întrucât mărește numărul de situații în care poate fi utilizat.

cost-eficiența – beneficiile legate de eficiență sunt duble. În primul rând, întrucât sistemul devine o componentă reutilizabilă, se economisește pe baza cheltuielilor de implementare și integrare a fiecărui scenariu de utilizare.

mentenanță înaltă – componentele sistemului pot fi decuplate și se poate asigura o comunicație prin interfețe bine definite.

Stadiul actual al dezvoltării sistemelor configurabile este reprezentat în principal de două paradigme funcționale:

paradigma software, bazată pe modelul calculator logic configurabil bazat pe logica propozițională;

paradigma hardware, bazată pe modelul de tip arii logice programabile (fpga).

5.1.1.1.Calculator logic configurabil bazat pe logica propozițională

Logica are drept rădăcină filosofică antică, unde constituia una dintre cele trei discipline ale clasicului trivium, alături de gramatică și retorică. Începând cu mijlocul secolului al XIX-lea, logica formală este studiată în cercetările fundaționaliste cu privire la matematică. În 1903 Bertrand Russell și Alfred North Whitehead au construit, în Principia Matematică, un sistem formal de logică pe care îl considerau fundamental pentru matematică. Dezvoltarea logicii formale și adaptarea acesteia pentru mașinile de calcul constituie bazele informaticii

Logica booleană este strâns înrudită cu domeniul informatic, reprezentând calculul logic al valorilor de adevăr. Se aseamănă cu algebra numerelor reale, având însă operațiile matematice de bază – multiplicarea, suma și negația (xy, x+y. – x) cu direct corespondențele lor logice, respectiv, conjuncția, disjuncția și complementul (negația). Utilizând acest set de operații logice primare, se pot defini prin compoziție orice alte operații.

Valoarea de adevăr a unei expresii logice poate fi exprimată prin doar două concepte: adevărat și fals său mult mai apropiat de informatică, 0 și 1.

Tabelele de adevăr sunt instrumentul cel mai utilizat pentru a ilustra valoarea de adevăr a unor expresii logice, pentru toate valorile fiecărui argument funcțional, sau mai bine spus, pentru toate valorile posibile ale datelor de intrare. Prima utilizare a unor tabele de adevăr datează din 1894 și este atribuită lui Lewis Carroll, însă manuscrisele sale nu au fost găsite decât în 1977, când deja utilizarea tabelelor de adevăr era răspândită inclusiv în literatură. În ceea ce privește logica clasică, tabelele de adevăr sunt limitate la utilizarea celor două valori posibile – adevărat sau fals. Tabelele de adevăr sunt practic descrierea modului în care se compun un șir de valori de adevăr (input) la unul sau mai multe valori de adevăr (output). Utilizând logica booleană elementară și tabelele de adevăr, prim metoda compoziției putem defini calculul propozițional ca fiind acea parte a logicii care se ocupă cu analiza propozițiilor din punct de vedere al compunerii lor corecte cu ajutorul operațiilor logice și al studiului valorilor de adevăr pentru enunțurile compuse în acest fel. Se poate vorbi despre un limbaj al calculului propozițional (un limbaj formal), oferind o primă posibilitate de a formaliza limbajul natural (completarea făcându-se prin limbajul calculului cu predicate). Orice limbaj presupune existența unui alfabet, care precizează simbolurile folosite, a unei sintaxe stabilind cum pot fi combinate în limbajul respectiv simbolurile admise și a unei semantici, stabilind semnificația combinațiilor admise de sintaxă. Calculul propozițional presupune existența unui alfabet ce definește simbolurile ce pot fi utilizate, sintaxa ce indică modul în care acestea pot fi combinate și semantica, având ca rol stabilirea semnificației combinării simbolurilor. În fapt calculul propozițional reprezintă evaluarea unor expresii logice, expresii ce pot fi operațiile logice de bază sau orice compunere a acestora.

Utilitatea calculului propozițional, în ceea ce privește domeniul informatic are caracter fundamental, reprezentând bazele informaticii. Valorile de bază utilizate în informatică sunt chiar 0 și 1, construind astfel un întreg univers binar, asupra căruia operațiile logice de bază sunt primordiale. Întotdeauna sunt necesare porți logice simple, precum ȘI/SAU, însă utilitatea logicii booleene depășește principiile sale de bază. Spre exemplu, afișajele bazate pe grafica raster au nevoie de operații booleene pentru a combina sursa cu destinația, utilizând de cele mai multe ori o mască, folosind operația XOR (sau exclusiv). Căutările banale în documente sau spațiul web se bazează pe relații logice ce includ sau exclud anumiți termeni, pentru a putea filtra rezultatele.

Calculatorul Logic este acel program destinat evaluării unei expresii logice. În urma introducerii unei expresii și a variabilelor incluse în ea, calculatorul logic, “at the push of a button” oferă un verdict – dacă expresia este validă sau nu. Un calculator logic nu demonstrează teoreme este în schimb o unealtă simplă și ușor de folosit, precum un calculator tradițional. El trebuie de asemenea să fie eficient și să “lucreze” rapid pentru formule simple. Un mod de a privi calculatorul logic îi prin modalitatea de evaluare a expresiilor date spre evaluare. O astfel de modalitate ar putea fi următoarea: Fie O un operator și E1, E2,… En expresii de intrare și R1,.. Rm valori de ieșire notăm (O, E1, E2… En) -> (R1,… Rm). Conform acestei notații observăm că ordinea de intrare este importantă și că astfel se pot defini operatori complecși cu diferite modalități de interpretare a input-ului. Mergând mai departe se poate observa că E1, E2… En poate fi evaluat la un număr scris în baza doi, acest lucru fiind foarte util când se evaluează acest număr prin prisma operatorului O ce poate fi privit ca o mască binară. De exemplu pentru operatorul „ȘI” clasic am folosi o mască 2 la puterea n și operația „ȘI” pe biți. Ar putea părea inutil efortul de a descrie operatori în acest fel dar dacă ne aflăm în contextul în care peste operațiile de bază „ȘI” și „SAU” se definesc operatori după modelul de mai sus și apoi peste aceștia se definesc alți operatori de nivel și mai înalt observăm că evaluarea acestora poate deveni problematică și necesită optimizări. Expresia ar putea fi pusă sub forma unui graf (nodurile fiind operatori sau expresii) pe care se pot face validări ale expresiei și diferite parcurgeri (cele mai folositoare fiind cele parțiale – vezi optimizări). O asemenea abordare poate fi foarte utilă în cazul proiectării inteligenței artificiale în care diferitele procese de gândire ar putea fi simulate prin acești operatori care în timp își pot schimba tabelul de adevăr practic modificând comportamentul în timp în funcție de experiențele prin care rețeaua de operatori a trecut.

O altă perspectivă este aceea a calculatoarelor viitorului în care prin optimizare îi posibil să se ajungă la concluzia că circuitele hardware de bază trebuie să aibă un comportament mult mai complex (de exemplu unul în care ordinea input-ului într-o poartă logică de tip „ȘI” să fie relevantă).

Optimizările posibile pentru un calculator logic includ evaluarea secvențială a termenilor dintr-o operație logică de baza până la îndeplinirea unor criterii critice, ce afectează în totalitate rezultatul. Acest raționament poate fi extins și pentru expresii complexe prioritizate, spre exemplu, pentru două sub-expresii complexe notate E1 și E2, dacă întâlnim operația logică E1 SAU E2, și evaluând E1 ajungem la un verdict adevărat, nu mai are sens evaluarea E2, ceea ce economisește timp de procesare. Raționamentul rămâne valabil și pentru alte operații logice, precum ȘI sau operații mai complexe și de asemenea în cazul variabilelor și nu în mod exclusiv pentru expresii complexe. De asemenea o abordare adițională în ceea ce privește optimizarea procesului de evaluare, în cadrul unui calculator logic este implementarea (foarte posibil hard-coded) a unor axiome logice, precum tautologiile de bază, de exemplu legile De Morgan. Ulterior unor asemenea înlocuiri se poate reveni la principiul enunțat anterior, economisind astfel timp de procesare adițional. Mai mult în cazul unor operatori complecși definiți ca mai sus se poate proiecta un pas de pre-evaluare și/sau la prima evaluare a unui operator (în caz în care definirea operatorilor este dinamică) care să caute acei Ex care condiționează întreaga expresie în sensul că dacă acești Ex nu sunt într-o anumită configurație specifică operatorului (0 sau 1) restul E-urilor nu mai trebuie evaluate deoarece rezultatul este imediat.

5.1.1.2.Arii logice programabile – FPGA (Field Programmable Gate Array)

Un circuit FPGA (Field Programmable Gate Array) este alcătuit dintr-un număr mare de celule logice de bază numite blocuri logice configurabile, care sunt mai mici decât un circuit PLD obișnuit. Aceste celule logice sunt distribuite pe toată suprafața cipului. Fiecare celulă este înconjurată de interconexiuni programabile ansamblul acestor interconexiuni poartă numele de matrice de conexiuni programabile. Întreg ansamblul de celule și interconexiuni se află într-un inel format de blocurile de intrare/ieșire. Un bloc logic configurabil poate implementa mai puține funcții logice decât un circuit PLD, dar numărul acestor blocurilor logice configurabile dintr-un circuit FPGA este mai mare decât numărul de circuite PLD dintr-un circuit PLD raportat la aceeași dimensiune a pastilei de siliciu.

Blocurile logice configurabile (CLB – figura 5.4.) implementează majoritatea funcțiilor logice proiectate. Elementele principale ale unui bloc configurabil sunt arătate F și G generatoare de funcții cu 2×4 intrări conferind astfel o versatilitate nelimitată CLB-ului. H generator de funcții suplimentar ce posedă 3 intrări dintre care două provin de la generatoarele de funcții F și G, iar a treia provine din exterior de la unul din CLB-ulurile vecine. Astfel blocul configurabil poate implementa funcții logice cu 9 variabile de intrare, cum ar fi generatoarele de paritate, comparatoarele de identitate sau un set de două funcții cu câte patru intrări. Blocul configurabil CLB conține două elemente de stocare numite registre (bistabili D), care se pot utiliza pentru stocarea rezultatelor date de generatoarele de funcții. De asemenea elementele de registru sau generatoarele de funcții se pot Arhitectura circuitelor FPGA. Familia XC4000 72 utiliza și independent. Intrările DIN, H1 sunt intrări directe de stocare. Ieșirile generatoarelor de funcții se pot utiliza ca ieșiri independente de ieșirile elementelor de stocare. Această flexibilitate mărește resursele logice și simplifică implementarea proiectelor. Astfel prin intermediul a 13 intrări și 4 ieșiri este asigurat accesul la fiecare bloc configurabil. Intrările și ieșirile respective legate la resursele programabile de interconectare vor realiza funcțiile logice.

Figura 5.4. Structura internă a blocului logic configurabil (CLB)

5.1.2.Tehnologii de teleservice si telecontrol

Multe instalații industriale au subsisteme care nu necesită sau nu permit prezența continuă a operatorului uman, calificat și costisitor. Exemplele pot fi în industria extractivă de petrol și gaze naturale, în reciclarea apei industriale, producerea de energie și sectoarele de distribuție a acestora. Pentru aceste tipuri de activități, controlul și monitorizarea la distanță sunt o necesitate, având ca scop asigurarea parametrilor de exploatare la valorile nominale. Alte exemple pot fi în industria constructoare de mașini. Aceste activități au nevoie de sisteme pentru monitorizare, control și întreținere.

Avantajele tehnologiei, care poate oferi acces la distanță pentru a aduna date de proces în timp real, devin evidente:

minimizarea timpilor pentru depanare;

identificarea rapidă a erorilor;

elaborarea de strategii preventive în procesul de întreținere.

Cele două servicii care aduc aceste beneficii prin accesarea la distanță a echipamentelor sunt telecontrolul și teleservice-ul. Telecontrolul și teleservice, sunt caracterizate prin modularitate, flexibilitate și siguranță, asigură un acces eficient la distanță pentru mașini și instalații.

Telecontrolul presupune conectarea stațiilor de proces situate la distanță la unul sau mai multe sisteme de control centrale. Pentru monitorizare și controlul se pot folosi diverse rețele publice sau private. Prelucrările de tip event-driven, determinate de un eveniment, sau prelucrările ciclice ale datelor se realizează cu ajutorul protocoalelor speciale de telecontrol și permit personalului de operare gestionarea în mod eficient a procesul în ansamblu și în detaliu. Se folosesc unul sau mai multe programe software pentru conectarea la centrul de control, de la distanță, pe baza tehnologiilor moderne GPRS, a mai multor PLC. Soluția tehnică se poate folosi atât pe scară largă cât și pentru doar câteva echipamente distribuite geografic.

Teleservice-ul presupune schimbul de date prin linia telefonică sau prin intermediul internetului utilizând echipamente și sisteme aflate la distanță, cum ar fi calculatoare, mașini, instalații, linii de producție pentru detectarea erorilor, diagnosticare, optimizarea activității de întreținere, reparații sau optimizare producție. Teleservice-ul oferă un răspuns eficient și personalizat pentru a diagnostica sistemele îndepărtate geografic, sau pentru a ajuta la realizarea și punerea în aplicare a planul de întreținere preventivă.

Estimările indică faptul că implementarea unei astfel de soluții a redus vizitele la fața locului pentru activități de întreținere cu până la 60%. Conștienți de cerințele de securitate a datelor, utilizatorii având acces de la distanță trebuie să se asigure întotdeauna că au selectat și folosit cu atenție proceduri corespunzătoare pentru a preveni coruperea datelor și a evita pierderea acestora.

Cele două servicii aduc contribuții semnificative la minimizarea costului și creșterea eficienței și a productivității activităților industriale.

Cele doua servicii principale sunt:

teleservice-ul care se compune din:

telemonitorizare – determinarea stării instalației;

telediagnoza – identificare cauzelor de disfuncționalitate;

telementenanta – eliminarea cauzelor;

telecontrolul reprezintă controlul și monitorizarea de la distanță a instalației.

5.1.2.1.Telemonitorizare

În general înțelegem o activitate de colectare sistematică de informații privind modul de desfășurare și rezultatele anumitor activități. Constituie o etapă indispensabilă pentru evaluarea activităților respective. Supraveghea prin intermediul monitorului numit în mecatronică de obicei master sau al altui aparat specializat a altui sistem sau aparat numit de obicei slave.

Dispozitivele slave pot fi transmițătoare sau alte dispozitive de monitorizare ce răspund la comenzile primite de la master-ul principal sau secundar și vor fi analizate într-un capitol separat.

Monitorizarea reprezintă observarea și înregistrarea regulată a activităților din cadrul unui proiect sau program. Acest proces presupune colectarea de rutină a informațiilor referitoare la toate aspectele unui proiect. A monitoriza înseamnă a urmări desfășurarea activităților incluse într-un proiect. Aceasta presupune observarea sistematică a proceselor în desfășurare.

Monitorizarea presupune de asemenea informarea periodică a donatorilor, celor direct implicați precum și a beneficiarilor asupra desfășurării proiectului Raportarea datelor culese permite luarea unor decizii ce duc la îmbunătățirea performanțelor proiectului.

Monitorizarea este extrem de importantă în planificarea și implementarea unui proiect. Poate fi comparată cu mersul pe bicicletă; doar privind înainte poți alege direcția corectă.

Informațiile obținute prin monitorizare pot fi folosite pentru:

a analiza situația comunității și a proiectului inițiat;

a determina dacă resursele implicate sunt utilizate corespunzător;

a identifica problemele cu care se confruntă comunitatea sau proiectul și posibilele soluții;

a se asigura că toate activitățile sunt efectuate corect și la timp de către personalul adecvat

a folosi experiența acumulată dintr-un proiect în cele care urmează; și

a determina dacă modul în care proiectul a fost planificat este cel mai adecvat pentru rezolvarea problemelor apărute pe parcurs.

Supravegherea sistemelor mecatronice se poate realiza utilizând sisteme de achiziție și monitorizare.

Sistemele de achiziție a parametrilor geometrici și mecanici au în componența lor stații automate de supraveghere care achiziționează, prelucrează și stochează datele furnizate de traductorii amplasați în corpul instalațiilor automate (fig.ura 5.5.).

Sistemele automate de urmărire de la distanță a comportării sistemelor mecatronice sunt de obicei structurate pe trei nivele ierarhice:

nivelul local format din senzori și traductori precum și concentratoare locale de date date de tip dataloggere amplasate în structura sistemului, cu rol de măsurare a diferiților parametri mecanici și geometrici: deplasări, tensiuni, temperaturi;

nivelul stației automate de supraveghere – amplasat într-o încăpere din apropiere, cu rol de coordonare a achiziției, preluare, stocare și prelucrare primară a a datelor primite de la mai multe stații automate de supraveghere;

nivelul central de prelucrare: calculator performant amplasat la distanță, cu rol de prelucrare și analiză a datelor preluate de la concentratorul de date precum și avertizare privind depășirea unor concentratorul de date precum și avertizare privind depășirea unor limite de mărimi prestabilite.

Figura 5.5. Tipuri de sisteme de transmisie date de la stațiile automate la centrele dispecer

Datele sunt colectate prin:

sistem GSM (transmisie de date, SMS);

sistem radio;

sistem satelit (EUMETSAT);

sisteme combinate GSM-radio;

VPN/internet de la centrele dispecer locale la alți utilizatori.

Soluțiile de vizualizare și monitorizare a datelor din procesele industriale cresc în complexitate și oferă funcționalități tot mai avansate. Concernul american Rockwell Automation, lider mondial în domeniul automatizărilor industriale oferă astfel de sisteme. Astăzi, operatorii din proces sau de lângă mașină sunt chemați să preia din ce în ce mai multe responsabilități. De aceea ei trebuie să dispună de informații pertinente prin interfețe om-mașină unitare și bine adaptate. Aceste informații nu se pot obține numai cu ajutorul unor indicatoare sau aparate locale. Informațiile globale ale unui proces pot fi urmărite prin interfețe specializate, prin implementări software unde operatorul poate dispune de un set puternic de instrumente de măsură virtuale și de aplicații de monitorizare și control flexibile și adaptate la specificul procesului monitorizat.

La ora actuală în industrie se utilizează o mare diversitate de soluții eterogene: afișoare, indicatoare, pupitre operator, supervizori, software dedicat. Din cauza constrângerilor economice, din considerente privind productivitatea muncii sau chiar din punct de vedere estetic imperativul de a utiliza interfețe și software performante și bine adaptate devine tot mai stringent. Familiile de terminale InView, Dataliner, MessageView, DTAM și MicroView se disting prin fiabilitate și eficiență oferind operatorilor informații locale și globale cu privire la starea mașini sau a procesului. Cu ajutorul acestor soluții economice operatorii pot interveni local, direct, în funcție de i nformațiile afișate, aceste interfețe putând fi utilizate și ca puncte de măsură cumulate. De asemenea cu ajutorul terminalelor MobileView operatorul poate beneficia și de avantajele unei interfețe de operare mobile, special dezvoltată pentru medii industriale.

Familia de terminale operator PanelView introduce inovații tehnologice deosebite, oferind performanțe avansate, într-o mare varietate de dimensiuni și configurații. Interfețele de operare PanelView se disting prin fiabilitate, funcționalitate ridicată, capabilități grafice și de animație deosebite, comunicații flexibile, set performant și unitar de instrumente de dezvoltare de o mare productivitate, flexibilitate în tratarea alarmelor, instrumente de securitate avansate, etc.

Rockwell Automation oferă de asemenea prin familia RAC6000 și o gamă variată de calculatoare industriale. Aceste calculatoare sunt testate în condiții industriale la șocuri mecanice, vibrații, umiditate, temperaturi ridicate, coroziune, influența câmpurilor magnetice, etc. Rezultatele acestor teste sunt o fiabilitate ridicată, întreținere redusă și rațe scăzute de căderi. Calculatoarele industriale Rockwell Automation sunt oferite într-o multitudine de configurații: de la format rack (montaj în dulap) sau panel mounted (montaj pe panou), la configurație keypad (tastatură) sau touchscreen (butoane display). De asemenea utilizatorul poate alege calculatoare cu sau fără monitor inclus (pentru cele cu monitor inclus sunt disponibile variante cu monitor TFT sau CRT având dimensiuni cuprinse între 10” și 21”).

Flexibilitatea configurațiilor permite alegerea optimă a sistemului de comunicații și obținerea de performanțe înalte în domeniul aplicațiilor industriale.

Prin SoftLogix 5 și SoftLogix5800, Rockwell Automation oferă și soluția controlului sistemului de automatizare prin metode software. Acesta este un automat programabil virtual care dotează calculatorul cu funcționalitățile unui automat programabil.

SoftLogix este ideal pentru aplicațiile din automatizările industriale care utilizează o cantitate mare de memorie sau care necesită un grad mare de integrare la nivelul informațional superior.

Prin conceptul ViewAnyWare, Rockwell Automation oferă sisteme de vizualizare, măsură și control ce exprimă o arhitectură integrată și unitară, un set comun de servicii de comunicație, un mediu unitar de vizualizare și o soluție adaptată exigențelor diferiților utilizatori.

5.1.2.2.Telediagnoza

Sistemele mecatronice moderne lucrează conform cu grafice de producție foarte stricte. O malfuncțiune a unor componente critice periclitează termenele de producție. O avarie prelungită a sistemului mecatronic are efecte negative asupra producției realizate de acea celulă, dar uneori – dependent de aranjarea în linia de producție – și asupra stațiilor în amonte sau în aval.

Motivele pentru timpi extinși de nefuncționare sunt foarte variate, de la lipsa școlarizării personalului operator, o multitudine de probleme ce pot apărea, distanță fizică mare de la echipamentul defectat la personalul școlarizat, până la intervale de timp mari de la apariția unei erori până la descoperirea acesteia. Pentru a putea îmbunătăți situația ar fi necesară monitorizarea și diagnoză continuă a sistemului mecatronic.

Diagnoza de la distanță umple exact acest spațiu. Este abilitatea de a diagnostica un anume simptom sau problemă de la distanță. În loc ca subiectul să fie colocat cu persoană sau sistemul de diagnosticare, în cazul diagnozei de la distanță subiectele pot fi separate de distanțe fizice.

Pentru a limita timpi de oprire a sistemelor mecatronice trebuie să se reducă costurile de întreținere prin înlăturarea situațiilor neprevăzute, prin monitorizarea stării sistemului de la distanță prin realizarea unui schimb de informații cu ajutorul unui canal de comunicare (o conexiune de rețea cu cablu, optică sau fără fir).

Figura 5.6. Arhitectura unui sistem de diagnoza la distanța

Sisteme de diagnoză de la distanță pentru calculatoare personale sunt disponibile pe plan larg (mai mult de 200 de produse disponibile în momentul de față). Bazat pe diverse infrastructuri, producătorii de sisteme mecatronice au început să aplice aceste tehnici și la unitățile de comandă a echipamentelor pe care aceștia le comercializează.

Diagnoza de la distanță permite personalului de service să observe starea curentă a sistemului mecatronic și să execute operații de întreținere curentă.

În funcție de nivelul de interacțiune posibil, pot exista două tipuri de sisteme de diagnoză de la distanță: active și pasive. Sistemele pasive permit doar un rol de observator, pe când cele active permit personalului calificat de service să altereze starea sistemului prin executarea unor acțiuni de la distanță.

În funcție de modalitatea de interconectare putem avea mai multe situații: fie sistemul de comandă a celulei sistemului mecatronic este conectată direct la rețeaua internet, fie sunt conectate la un calculator central, care la rândul său este accesat de la distanță. Al doilea scenariu este preferat, deoarece același calculator (și module software) este folosit atât de tehnicienii întreprinderii respective pentru o diagnoză locală, cât și de către personalul ce realizează diagnoza de la distanță.

Sistemele de mentenanță de la distanță sunt foarte similare ca și arhitectură cu cele de diagnoză, dar permit suplimentar operatorului să acționeze asupra sistemului mecatronic pentru a cauza modificări de stare și astfel să obțină o imagine mai bună despre problemele apărute. Operatorul poate efectua operațiuni corective și preventive, descrise în partea următoare.

Un sistem de mentenanță de la distanță nu va înlocui lucrările de revizii periodice ale sistemului mecatronic (deoarece există acțiuni la care este necesară intervenția la fața locului: gresări, curățiri etc.), dar multe dintre acțiuni se pot realiza de la distanță în ziua de azi (măsurare de tensiuni, chiar și reglare surse de alimentare, testarea integrității sistemului, testarea răspunsului sistemului la diverși stimuli etc.), programe întregi pot fi transferate de la și către sistemul mecatronic ceea ce permite ca depanarea să fie realizată într-o locație îndepărtată, cu personal mult mai competent decât personalul de la fața locului.

Obținerea și înțelegerea stării curente a sistemului, împreună cu cunoștințe despre cum ar trebui să fie starea curentă, permit unui tehnician sau inginer de service să determine cauza malfuncțiunii curente, sau să determine posibile probleme ce vor apare în viitor.

Cum personalul de service nu este familiarizat cu absolut toate sistemele mecatronice posibile, configurația echipamentului este primul punct colectat și analizat. Bazat pe datele de configurație, personalul de service știe ce componente trebuie să fie prezente în sistem și cum sunt interconectate acesta.

Un alt aspect foarte important este lista erorilor, astfel pentru probleme simple este de obicei suficientă ultimă eroare. Pentru probleme mai complexe însă, este important de analizat stabilitatea sistemului în ultimele săptămâni și luni. Anumite erori periodice pot duce mai rapid la soluționarea problemei curente.

Principala posibilitate pentru un sistem mecatronic de a cauza acțiuni este prin intermediul actuatorilor, cele mai importante componente. Observarea stării actuatorilor este foarte importantă, deoarece astfel se pot observa potențiale probleme înainte de apariție. Se poate observa o creștere a curentului prin motor, pe măsură ce ungerea rulmenților nu mai este suficientă. Curenți mari pe perioada accelerării/decelerării poate fi cauzată de un contrabalans reglat necorespunzător (de ex. piston pneumatic).

Sistemele mecatronice sunt compuse din componente asupra cărora frecvent se efectuează schimbări, foarte des apar versiuni noi, atât hardware cât și software, întrucât producătorii încearcă să țină pasul cu avansarea tehnologiei. Este deci foarte important să se determine exact ce versiune de componente sunt instalate la un sistem mecatronic, deoarece versiuni diferite pot cauza mesaje de eroare diferite, sau pot răspunde diferit la știmului externi.

Un alt aspect important al sistemelor mecatronice îl constituie intrările și ieșirile digitale care sunt folosite pentru interconectarea variilor componente ca dispozitive automate, echipamente de siguranță – uși, bariere optice, verificare prezență piesă, identificare tip piesă etc.

Un alt punct foarte important la sistemele de diagnoză de la distanță este posibilitatea de a transfera programe, astfel majoritatea programelor permit acest lucru fapt justificat și de constatarea că majoritatea problemelor apărute în timpul funcționării sistemelor mecatronice se datorează unor greșeli de programare.

Dacă parametri unui actuator nu sunt corect reglați, procesul poate deveni instabil.

Pentru un sistem mecatronic, astfel de erori pot avea efecte foarte serioase: în cazuri extreme mișcări involuntare și coliziuni. Folosirea curentă a unor actuatori reglați incorect duce la creșterea uzurii componentelor mecanice. Reglarea buclei de control se face cu ajutorul sistemului de diagnoză de la distanță – de obicei cu ajutorul unui model matematic al actuatorului, și cu răspunsul acestuia la un stimul treaptă.

Ca și rudele apropiate – calculatoarele personale – sistemele de comandă bazate pe calculatoare industriale sunt afectate de defecte software. Pe măsură ce acestea sunt descoperite și reparate noi versiuni soft sunt publicate pentru a preveni apariția lor.

Actualizarea sistemului de operare este deci o măsură preventivă, ce trebuie executată de personal calificat. Putând executa acest lucru și de la distanță, fără să fie necesară deplasarea unui inginer specializat, reduce timpul și costul actualizării.

Avantajul principal al sistemelor de diagnoză și mentenanță de la distanță îl constituie scăderea costului de producție. Reducerea se datorează mai multor cauze: la fața locului este necesar personal mai puțin calificat, se reduc costuri de deplasare, se reduc timpii morți (anumite operații de diagnoză și mentenanță de la distanță se pot realiza chiar și în timpul funcționării normale ale sistemului), acțiuni preventive (se pot identifica probleme ce pot apare în viitor), personalul de la distanță mai specializat poate determină mai rapid cauza unei erori sau defecțiuni.

Integrarea tehnologiilor moderne de comunicare: chat, transfer de fișiere, conferințe audio și video, permit extinderea suplimentară a sistemelor de diagnoză de la distanță. Folosind canale paralele de comunicare, experiența de la distanță se îmbunătățește considerabil ducând la timpi mai mici de intervenție.

Soluțiile curente de diagnoză și mentenanță folosesc surse adiționale pentru observarea stării sistemului (de ex. cameră web). Extinderile viitoare ar putea folosi realitate virtuală sau augmentată pentru a îmbunătăți serviciul, și pentru a permite realizarea mai multor acțiuni de la distanță.

Folosind roboți de servicii, diverse acțiuni ce necesită intervenție la fața locului pot fi efectuate, de exemplu: schimbarea consumabilelor, reumplerea diverselor lichide (anti-stropi la curățirea capului de sudare), asistență în caz de coliziuni, etc.

5.1.2.3.Telementenanta

Astăzi, informațiile traduse într-un limbaj universal (computerizat) trebuie privite ca o materie primă strategică, fundamentală dezvoltării economice și sociale. Informațiile digitizate sub forma de sunete, imagini statice sau animate, dar și sub forma de senzații tactile, olfactive sau gustative ne invadează cotidianul și structurează ansamblul proceselor de producție.

Originalitatea și potențialul societății informaționale se exprimă prin utilizarea intensivă a acestui limbaj universal, iar transformările produse constituie forța și puterea revoluției post industriale. Informațiile, prelucrate cu ajutorul programelor, a sistemelor expert și a inteligenței artificiale răspund la nevoi din ce în ce mai complexe, în timp real: nevoia de simulare, de cercetare, de fiabilitate și calitate, dar și nevoia de traducere automată, de recunoaștere vocală etc.

Cuplată la rețelele de calculatoare, informația digitizată circulă în timp real de la un capăt la altul al planetei. Astfel, convergența între diferitele tipuri de informații digitizate și prelucrate și rețelele de telecomunicații transformă și revoluționează nu numai procesele de producție, dar și metodele de cercetare și inovare, organizarea muncii și obiceiurile consumatorilor. În acest cadru, activitățile virtuale (imateriale), ca urmare directă a convergenței, beneficiază de oportunitățile specifice nomadismului: costurile de producție facilitează concurența, iar forța de muncă se internaționalizează. În acest context, globalizarea economică poate semnifica o nouă diviziune internațională a muncii. Astfel, munca la distanță și teleoperatorii devin un mod de producție normal.

Acestui nou mod de producție trebuie să i se acorde o atenție specială, mai ales că se aplică la un număr din ce în ce mai mare de activități care ocupă un loc strategic în crearea de valoare adăugată la nivel mondial. De aceea, este important să se studieze și analizeze efectele utilizării noilor tehnologii ale informației și comunicației (NTIC) în metodele de cercetare și inovare, de muncă și de consum. Din ceastă perspectivă și în contextul dat, rezolvarea problemelor juridice cu privire la codul muncii, convențiile colective, statutul salariatului constituie o urgență. Impactul NTIC asupra întreprinderilor are o multitudine de forme, mergând de la relațiile cu mediul economic și politic, până la nivelul organizațional, funcțional, de personal etc. NTIC are o influență majoră asupra estompării frontierelor clasice ale întreprinderilor transformând, pe de o parte, natura relațiilor cu alte întreprinderi și instituții, iar pe de altă parte, inducând o mutație profundă a formelor instituționale, din ce în ce mai complexe pe măsura integrării lor în societatea informațională.

O categorie importantă a NTIC aplicate în întreprinderi o constituie aplicațiile informatice de gestiune integrate, intranet-ul și extranet-ul (figura 5.7.). Se prefigurează astfel un nou mod de producție, ale cărui caracteristici sunt prezentate în continuare.

Figura 5.7. Intranet-ul si extranet-ul unei organizații

Cvasitotalitatea proceselor de producție integrează într-o măsură mai mică sau mai mare servicii informaționale și de comunicație. Concepția însăși a produselor și serviciilor cunoaște un progres, prin utilizarea instrumentelor informatice complexe. Producția de bunuri, pe de o parte, beneficiază de automatizare și robotizare și, pe de altă parte, utilizează concepte noi ca teleasistenta, telementenanta, telediagnostic, teledistributie, telecumparare, telemarketing. Sectorul serviciilor cunoaște, în același timp, o dezvoltare masivă a conceptelor de telemedicina, teleeducație, teleconsiliere financiar-bancară, comerț electronic. Valoarea totală a teleactivitaților și teleserviciilor poate reprezenta până la 80% din costul produsului finit sau al serviciului. Partea dematerializată a economiei reprezintă un obiectiv major în cadrul recrutării, formării și recalificării forței de muncă. Modalitățile convenționale de lucru la locuri de muncă statice sunt potențial caduce în măsura în care teleactivitațile și teleserviciile devin, în cea mai mare parte, extrem de mobile și flexibile, deoarece investițiile materiale se reduc drastic, conducând la conceptul de volatilitate a noilor forme de activități și servicii. Noile forme de muncă și activitate sunt, însa, tributare dezvoltării în domeniul NTIC, fără de care ar fi la fel de caduce ca și cele clasice.

Creația, inovația și cercetarea se realizează în rețea În afară de introducerea prelucrării informației în procesele de producție, implicarea în rețea a cercetătorilor și inovatorilor (crearea rețelei de competențe), împreuna cu accesul liber la o cantitate importantă de informații conduce la o circulație rapidă a informației științifice. Pe de altă parte, cercetările prin metode de lucru în echipă, dar la distanță, conduc la o dezvoltare rapidă a calității sistemelor expert și a capacităților inteligenței artificiale. Creșterea performanțelor tehnologice din domeniul NTIC, precum și industria de multimedia conduc la amplificarea fenomenului de telecooperare. Dezvoltarea muncii la distanță și necesitatea unei adaptări cotidiene a salariatului la noile tehnologii ale informației și comunicației, prin formarea profesională permanentă cuplată la tehnica din ce în ce mai avansată, poate conduce la o descalificare rapidă și chiar la o creștere a șomajului, dacă nu este dublată de un management adecvat.

Munca la distanță implică muncă în rețea Utilizarea software-ului de lucru în echipă prin rețele de calculatoare angrenează nu numai persoane cu pregătire de specialitate, dar și toate categoriile de salariați emergente societății informaționale. Munca în rețea, sprijinită pe folosirea poștei electronice, mesageriei vocale, a Internetului și intranet-ului, va deveni în viitorul imediat metoda cea mai apropiată de cerințele managementului organizațiilor economice și de exigențele serviciilor publice din administrația locală și centrală. În majoritatea cazurilor, munca în rețea ameliorează incontestabil calitatea bunurilor și serviciilor oferite. Ea permite accesul rapid la un număr mare de servicii comerciale și publice, care trebuie să fie prezente în imediata apropiere a domiciliului, dacă nu chiar la domiciliu.

Una din problemele general ridicate atunci când se vorbește de muncă la distanță se referă la localizarea și relocalizarea activităților care pot depăși frontierele biroului fizic, conducând în egală măsură la competitivitate și la confort. În același timp, activitățile virtuale în plină expansiune și în continuă perfecționare, nu trebuie să fie idealizate sau utopice, deoarece efectul creșterii și diversificării locurilor de muncă nu poate fi același, indiferent de zonă geografică și gradul de dezvoltare a societăților. În perioada de mutații cantitative și calitative și de trans formare majoră a proceselor de producție, adaptarea posibilităților oferite de NTIC la oferta de lucru calificat nu poate fi un proces instantaneu. Pot apărea fenomene de neadaptare la mediu, în aceeași măsură sau mai puternice decât neadaptarea la NTIC, conducând, nu în puține cazuri, la întârzieri în proces sau chiar la respingere. Munca în rețea și gestiunea cunoștințelor presupun o adevărată revoluție culturală, fiind un fenomen care se va eșalona pe o perioadă de mulți ani, mai ales pentru categoriile de personal care nu au cunoștințe de TIC din perioada de pregătire școlară.

Dezvoltarea conceptului de teleconsum Comerțul electronic, accesul la servicii de teleshopping, teleconsilierea în domeniul financiar-bancar, accesul la serviciile publice prin intermediul rețelelor de telecomunicații, telemedicina, teleînvatamântul etc. Vor deveni în curând modele curente (comune) de reducție și de consum, deoarece permit posibilități crescute de alegere, concurență și, eventual, egalitate a șanselor, beneficiind de o distribuție echitabilă a cunoștințelor și informațiilor. O caracteristică dominantă se referă la faptul că serviciile vor fi oferite consumatorilor aflați la distanță, de către angajați are lucrează ei înșiși la distanță. În contextul utilizării NTIC, fiecare element al procesului de producție este legat de altele prin rețele de calculatoare și de telecomunicație și presupune un permanent schimb de informații. Localizarea geografică nu mai constituie o premisă, deoarece organizația capătă trăsături preponderent virtuale. Astfel, devine posibilă și dezirabilă externalizarea acelor componente considerate neesențiale pentru muncă sau pentru imaginea de marcă a unei firme. Societatea informațională presupune coexistența întreprinderilor mici și mijlocii cu marile companii transfrontaliere.

Progresiv, produsele și serviciile oferite pe piață vor fi identificate printr-o marcă, fără a se cunoaște câte persoane au participat la fabricarea lor. De fapt, anumite elemente ale procesului de producție vor traversa mai multe frontiere. În acest context, vor apărea mai multe meserii care nu își vor găsi locul în cadrul muncii tradiționale, iar personalul respectiv nu va avea relații directe cu organizația, ci numai prin firme de intermediere sau chiar prin bursa electronică a locurilor de muncă, prin Internet.

Estomparea granițelor întreprinderii Economia de piață modernă se dezvoltă continuu în jurul a trei instituții fundamentale – întreprinderile, piețele specializate și statul – legate, în principal, prin fluxuri financiare. Întreprinderile și piețele sunt locurile principale în care se operează, concomitent, cu diviziunea muncii și cu coordonarea producției. Statul fixează regulile jocului impus întreprinderilor și piețelor, dar și girează monopoluri naturale și bunuri publice. De fapt, întreprinderile și piețele reprezintă două entități fundamental concurente în ceea ce privește organizarea diviziunii muncii și cooperarea între indivizi. Întreprinderea este, prin însăși esența ei, un loc în care primează structura ierarhică, incluzând manageri, șefi, ordine, decizii, proceduri, capital etc, care aparțin organizației pe ansamblul ei și nu indivizilor care o compun. Spre deosebire de întreprindere, piețele sunt locuri ale libertății cvasi totale, în care se întâlnește cererea cu oferta, se compară prețuri și servicii, se poate alege din mai multe variante, se trece de la o ofertă la alta.

Eficiența economică globală a unui sistem depinde direct de echilibrul între două forme de organizare: rigiditatea întreprinderii și flexibilitatea pieței, echilibru prin natura lui instabil. Primul obiectiv al unei întreprinderi constă în încercarea permanentă de a elimina piața și de a crea, dacă nu un monopol, cel puțin un oligopol, ceea ce poate conduce la riscul unei constrângeri puternic birocratice. Din perspectiva proprie, dinamică pieței poate atomiza actorii care limitează eficiența economică a sistemului, prin sinergia capitalizării experiențelor, încurajarea investițiilor pe termen lung și multiplicarea costurilor tranzacțiilor.

Statul, prin reglementările sale care fixează atât piețele, cât și întreprinderile, joacă un rol central în asigurarea unui echilibru optimal între dinamica concurențială a piețelor și logica monopolistă a întreprinderilor. În societatea informațională, opoziția între piața și întreprindere tinde să se aplatizeze durabil. Antreprenorii “introduc” piața în cadrul întreprinderii, dezvoltând comportamente client- furnizor specifice, menite să contracareze tendințele birocratice. În același timp, are loc un proces de integrare a întreprinderii cu piața, permanentizând relațiile comerciale cu ajutorul contractelor pe termen lung, asociind în amonte furnizorii la faza de concepție a noilor produse sau legând din ce în ce mai multe contracte de o serie de restricții puternice referitoare la statutul organizațional, la procedurile de asigurare a calității, la normele ecologice, sociale etc.

Având în vedere noile relații între piață și întreprindere, se poate imagina în viitor o posibilă contopire a celor două instituții. În acest proces, NTIC pot juca un rol central, mai ales în evoluția spre un sistem productiv, constituit dintr-o rețea din ce în ce mai omogenă, în care granițele întreprinderii să se estompeze, până la dispariția completă. Dezvoltare și uniformizare Întreprinderile se află din ce în ce mai des supuse restricțiilor impuse de norme și normative. Ele fac parte dintr-o rețea relațională care le impun constrângeri privind funcționarea uniformă, tendința dată de creșterea importanței instrumentelor informatice tot mai standardizate și de concentrarea marilor organisme de control care difuzează mesaje identice tuturor colaboratorilor.

Multiplicarea fenomenelor de fuziune, achiziție și scindare a întreprinderilor este, în acest sens, o premisă a creșterii accelerate a culturii organizaționale comune, contrară tendinței de autonomie a întreprinderilor. Aceste evoluții provoacă o creștere a uniformizării aparatului productiv în cadrul imensei rețele funcționale chiar dacă în interior întreprinderile se structurează pe diferite niveluri ierarhice. Granițele întreprinderii încep să-și piardă din semnificația clasică, mai puțin (deocamdată), în domeniul drepturilor și obligațiilor salariaților. Structura funcțională internă a firmelor este încastrata în norme care limitează marja de manevră a patronilor și managerilor.

În cadrul normelor, cele referitoare la contabilitate sunt cele mai vechi: toate întreprinderile dintr-o anumită țara trebuie să aplice aceleași proceduri referitoare la bilanț, balanțe, rapoarte de audit etc. Mondializarea financiară și presiunea investitorilor instituționali impun o accelerare a uniformizării normelor contabile pe scară globală, mai ales a domeniului gestiunii financiare. Acestor restricții li se adaugă, mereu, altele. De exemplu, certificarea calității a cunoscut o dezvoltare importantă după adoptarea în 1987 a normelor ISO 9000. Aceasta constituie o ruptură majoră în relațiile interorganizaționale deoarece, până la acest moment, întreprinderile controlau calitatea bunurilor și serviciilor cumpărate la momentul trecerii “graniței” lor. Datorită creșterii fără precedent a numărului de produse și servicii tranzacționate, aplicarea de norme diferite de certificare a calității a devenit nu numai costisitoare dar, mai ales, ineficiența. Din această cauză s-a născut ideea controlului de calitate a procesului de producție la furnizor, care să înlocuiască controlul produsului la client.

Dar, cum fiecare client are o multitudine de furnizori și fiecare furnizor interacționează cu o multitudine de clienți, a fost indispensabilă mutualizarea controlului de calitate și unificarea normelor. Odată cu apariția ISO 9000 tot mai multe întreprinderi din cele mai diverse domenii de activitate urmăresc, în cadrul funcționării interne, procedurile impuse pentru fiecare domeniu în parte. În aceeași idee, se dezvoltă astăzi certificarea de mediu potrivit normelor ISO 14000. Mondializarea și NTIC Dezvoltarea schimburilor informaționale între întreprinderi constituie, în același timp, cauză și efect ale uniformizării funcționarii interne.

Cu ajutorul software-ului specializat (de exemplu, EDI) comenzile clienților sunt automat înregistrate în sistemele de gestiune ale furnizorilor, iar distribuitorii sunt automat avertizați de nivelul strocurilor. NTIC permit producătorilor și furnizorilor să-și armonizeze în timp real fluxurile de producție, eliminând total timpii morți.

Cu ajutorul intranet-ului, salariații sunt conectați permanent cu structurile ierarhice superioare și inferioare, optimizând procesul decizional. Tehnologiile Internet joacă un rol major în procesul trecerii de la tipul de afacere business-consumer, la cel modern business-business. Tehnologia comunicației are un rol determinant în crearea de breșe în frontierele întreprinderilor, conducând la o permeabilizare a lor din ce în ce mai importantă. Transformările la care participa NTIC influențează nu numai activitățile care se sprijină pe dezvoltarea acestor tehnologii dar și transformările în cadrul relațiilor interorganizaționale și activităților economice. Noua economie, denumită economia prin Internet sau e-economia, remodelează peisajul relațiilor economice de o manieră radicală, diferită de precedentele tendințe de informatizare a proceselor economice din ultimii 20 de ani. Astfel, se impune un nou mod de a face comerț, de a intra în relații cu consumatorii și de a lega parteneriat cu furnizorii. Aceste transformări pot fi caracterizate prin trei elemente fundamentale: generalizarea interactivității, integrarea lanțului de va lori, crearea de noi intermediari.

Generalizarea interactivității În ultimul timp asistăm la o creștere fără precedent a interactivității în cadrul relațiilor ierarhice. În etapele precedente de informatizare, întreprinderile au utilizat informatica pentru a raționaliza funcționarea internă a organizației. Aceste etape au coincis cu marile tendințe din management, care au preconizat externalizarea, reingineria și downsizing-ul. Ultima manifestare a acestor tendințe a constituit-o implementarea, adesea dificilă, a sistemelor informatice integrate, care vizau automatizarea proceselor interne și urmărirea operativă a furnizorilor. Aprecierile miilor de oameni de afaceri asupra rezultatelor efective ale acestei faze de informatizare rămân temperate, iar anchetele de opinie asupra managerilor indică un anumit grad de insatisfacție, având în vedere rezultatele măsurabile în spor de eficiență internă și de competitivitate reală. Cu ajutorul internet-ului se impune o cu totul altă logică, a cărei axă centrală este nu numai eficientizarea unei întreprinderi izolate, ci de a o uni cu mediul.

Avantajul competitiv provine nu numai din capacitatea de a implementa aplicațiile tehnologice, care permit accelerarea proceselor interne sau de a le automatiza ci, mai ales, din capacitatea de a difuza creșteri ale eficienței sistemului format din întreprindere, clienții și furnizorii ei.

Axele majore ale creșterii capacității de colaborare cu alți parteneri de activitate constau în posibilitatea de a comunica, de a stabili permanent legături, de a facilita încheierea rapidă de tranzacții (figura 5.8.).

Acestea pot fi realizate fără reingineria întreprinderii, fiind suficientă o analiză a propriilor limite organizaționale, urmată de o găsire a locului în cadrul rețelei de întreprinderi, piețe și stat.

Figura 5.8. Optimizarea procesului decizional prin comunicare

Evoluția întreprinderilor a condus și la evoluția tehnicilor de mentenanță. La baza organizării modului de desfășurare a activităților de mentenanță stau aspecte legate de amplasarea întreprinderii, profilul de activitate, caracteristicile mijloacelor de producție existente etc.. Abordarea sistemică presupune considerarea următoarelor forme de organizare a mentenanței, care în funcție de resursele alocate și de obiectivele urmărite, sunt destinate a asigura disponibilitatea optimă a sistemelor tehnice (figura 5.9.).

Figura 5.9. Structura mentenantei

Înainte de a evidenția avantajele unei activități de mentenanță bine efectuate, vom arăta care sunt principalele categorii de pierderi înregistrate în cazul neglijării acesteia.

Denumirea consacrată este de „cele șase mari pierderi”, datorate în special:

timpului de oprire accidentală, în care mașina este oprită datorită unei defecțiuni. În acest caz, se pierde producția mașinii pe perioada identificării disfuncționalității și înlăturării acesteia;

timpului necesar pentru schimbarea, reglarea și adaptarea utilajului, în scopul realizării unui nou tip de produs;

micro-opririlor utilajului, pentru: curățire la sfârșitul unei „curse", remedierea unui produs care are o mică defecțiune sau evacuarea altuia necorespunzător, alimentare, lipsa momentană a operatorului etc.;

încetinirii funcționării, utilajul desfășurându-și activitatea sub parametrii nominali, fie ca urmare a dificultății operației realizate, fie datorită incapacității operatorului de producție de a stăpâni și utiliza tehnica din dotare;

defectelor de calitate, consecință a funcționării necorespunzătoare a mijlocului de producție;

defectelor de demaraj, apărute în cazul introducerii în funcționare a unui nou utilaj sau a unei linii tehnologice.

Figura 5.10. Obiectivele de bază ale sistemului de mentenanță bazată pe stare

Fluxul informațional într-o întreprindere, care foloseste mentenanța predictivă este redată în figura 5.11..

Figura 5.11. Modelul de funcționare al sistemului de mentenanță

O posibilitate de reprezentare a interoperabilității dintre sistemele informatice este prezentată în figura 5.12. Această modalitate este larg acceptată fiind susținută de majoritatea producătorilor si clienților reuniți în mai multe asociații neguvernamentale, printre care Mimosa, OPC Foundation, OSA-CBM si ISA, având ca membrii firme de prestigiu: Emerson Process Management – USA, IFS AB – Suedia, Rockwell Automation – USA, Siemens AG – Germania, Honeywell – USA, s.a., dar si DoD (Department of Defense USA prin Dual – Use Science and Technology program), care încearcă să stabilească standardele pentru interoperabilitatea sistemelor întreprinderii la nivel operațional si de mentenanță. Arhitectura deschisă dezvoltată de organizația Mimosa poate fi urmărită în figura 5.13..

Figura 5.12. Interoperabilitatea dintre sistemele informatice ale întreprinderii

Figura 5.13. Arhitectura pentru interoperabilitate dezvoltată de Mimosa

Determinarea funcționării corecte are la bază interogarea periodică a instalației (de către centru) conform timpilor de parcurgere a stărilor ciclogramei de lucru. Ca răspuns instalația transmite starea în câmpul ″Pas secvențiator″.

Anumite stări pot fi însoțite de coduri de eroare (cum ar fi pe pașii de alimentare/degajare piesă în/din instalație în care pot să apară coduri de ″Eroare alimentare″ său pe pașii alocați erorilor de securitate).

În oricare din aceste situații, atâta timp cât nu apare cod diferit de zero în câmpul ″Eroare hardware″ nu este necesară telediagnoza.

5.1.2.4.Telecontrol

Elementul central în cadrul unui echipament mecatronic îl constituie sistemul de control electronic care conduce, reglează și optimizează procesul.

Aceste funcții sunt asigurate de o structură fizică dedicată de tip controler, care poate fi realizat cu circuite logice integrate, microprocesoare, microcontrolere, automate programabile (PLC) sau se poate identifica chiar cu un calculator personal (PC).

În cazul controlului aplicațiilor industriale, cea mai largă utilizare o au sistemele de control electronic de tip PLC (Programmable Logic Controller – Controler Logic Programabil /Automat Programabil), care, pe baza unor programe elaborate de utilizator, comandă și reglează aplicația, vizualizează starea procesului, semnalizează anumite defecțiuni, comunică între ele sau cu alte structuri de control prin rețele standardizate.

Evoluția în timp a PLC-urilor a făcut posibilă procesarea semnalelor analogice, vizualizarea proceselor, comunicarea prin rețele standardizate (CAN, PROFIBUS), accesarea aplicatiilor de la distanță etc.

S-au dezvoltat platforme online de urmărire și control a producției, accesibilă prin internet din orice loc, care nu necesită prezența managerilor în fabrică, pentru a fi la curent cu ce se întâmplă în producție.

Sistemul de telecontrol oferă informații precise și detaliate ale echipamentelor mecatronice care sunt telemonitorizate.

Telecontrolul presupune conectarea stațiilor de proces situate la distanță, la unul sau mai multe sisteme de control centrale. Pentru monitorizare și controlul se pot folosi diverse rețele publice sau private. Prelucrările de tip event-driven, determinate de un eveniment, sau prelucrările ciclice ale datelor se realizează cu ajutorul protocoalelor speciale de telecontrol și permit personalului gestionarea în mod eficient a procesul în ansamblu și în detaliu. Se folosesc unul sau mai multe programe software pentru conectarea la centrul de control, de la distanță, pe baza tehnologiilor moderne GPRS, a mai multor PLC. Soluția tehnică se poate folosi atât pe scară largă cât și pentru doar câteva echipamente distribuite geografic.

Telecontrolul reprezintă abilitatea de a controla un sistem mecatronic complex la nivel de subsisteme ce intră în componența sa pentru a determina simptomele sau problemele de la distanță

Prin controlul stării sistemului de la distanță se realizează un schimb de informații prin intermediul unui canal de comunicare.

Producătorii de sisteme mecatronice de telecontrol se bazează pe diverse infrastructuri ca să să creeze noi tehnici de control a unităților de comandă a echipamentelor mecatronice pe care aceștia le comercializează.

Controlul de la distanță permite personalului calificat să observe starea curentă a echipamentului mecatronic și să execute operații de întreținere.

Modalitatea de interconectare a echipamentelor mecatronice este diversificată, de la control local până la realizarea unui control la mare distanță a sistemului de comandă al celulei echipamentului mecatronic care poate fi conectată direct la rețeaua internet sau prin intermediul unui server, care la rândul său este accesat de la distanță.

Sistemele de mentenanță de control au o arhitectură foarte similară cu cele de diagnoză și respectiv mentenanța, dar permit suplimentar operatorului să acționeze asupra echipamentului mecatronic pentru ai modifica starea, pentru a efectua operațiuni corective și preventive.

Un sistem de telecontrol nu va înlocui în totalitate toate lucrările unui sistem mecatronic, deoarece există acțiuni unde este necesară la fața locului intervenția umană.

Prin telecontrol se realizează un alt aspect important al echipamentelor mecatronice, controlul intrările și ieșirile digitale care sunt folosite pentru conexiuni între diversele componente cu care este dotat echipamentul.

5.2.Configurația hardware a modelului experimental

Obiectul lucrării este realizare unui model experimental (fig. 2.1.) prin realizarea unui sistem mecatronic modular și adaptiv de control dimensional ce utilizează echipament de telecontrol și teleservice complex.

Figura 5.14. Instalație de telecontrol și teleservice generalizată

În figură 5.14. este prezentat sistemul generalizat de telecontrol și teleservice ce se compune din P.L.C. și modem pentru fiecare echipament mecatronic care este controlat de la distanță prin internet și un centru de control reprezentat de un server pe care este instalată aplicația master ce permite controlul acestora.

Figura 5.15. Schema bloc de monitorizare si configurare la

distanța GPS-GPRS si INTERNET

În figură 5.15. este prezentată schema bloc de monitorizare și configurare la distanță a sistemelor mecatronice de control dimensional ce utilizează GPS-GPRS și internet pentru transmiterea datelor privind starea sistemelor monitorizate de către un servăr ce utilizează următoarele programe organizarea, gestionarea și conducerea acestora.

Mai jos se dă în tabelul 2.1. diverse tipuri de modemuri GPRS cu o sinteză a principalelor caracteristici.

Tabelul 5.1.

S-au realizat 3 configurații care sunt prezentate mai jos în figurile 5.16, 5.17. și 5.18. diferențele între acesta fiind, pentru prima configurație utilizându-se un sistem GPRS cu un router, pentru cea de a doua configurație s-a utilizat un sistem GPRS GATEWAY, iar cea de a treia configurație utilizează două sisteme GPRS GATEWAY.

Figura 5.16. Instalație de telecontrol si teleservice cu GPRS si router

În figură 5.16. este prezentat prima configurație de teleservice și telecontrol pentru un sistem mecatronic de control dimensional, aceasta se compune dintr-un controler logic programabil pentru automatizare, un sistem 3G-GPRS cu router prin intermediul căruia se transmite starea instalației pe internet către serverul INCDMTM și mai departe către un calculator cu programul dedicat de la Siemens, Step 7 pentru monitorizare stărilor și pentru identificarea și corectarea erorile apărute în sistemul instalației.

Figura 5.17. Instalație de telecontrol si teleservice cu GPRS GATEWAY

Configurație de teleservice și telecontrol pentru un sistem mecatronic de control dimensional din figura 5.17. se compune dintr-un controler logic programabil pentru automatizare echipamentului de verificare, un sistem GPRS-GATEWAY prin intermediul căruia se transmite starea instalației pe internet către servarul INCDMTM și mai departe către un calculator cu un program conceput pentru a putea analiza și diagnostica erorile apărute în sistem și pentru a le putea corecta.

Figura 5.18. Instalație de telecontrol si teleservice ce utilizează

doua sisteme GPRS GATEWAY

Figura 5.18. prezintă o configurație de teleservice și telecontrol pentru un sistem mecatronic de control dimensional care se compune dintr-un controler logic programabil pentru automatizare, din două sisteme GPRS-GATEWAY prin intermediul cărora se transmite starea instalației pe internet către un calculator pe care este instalat un program de monitorizare, analiză și diagnosticare, precum și de corectare a erorilor.

5.3.Experimentare, testare și rezultate

Pentru viitoarea realizare a modelului experimental, pe baza documentatiei tehnice elaborate, s-au conceput o serie de teste bazate pe caracteristicile tehnice livrate de foile de catalog de la diverși furnizori în vederea stabilirii optimale a materialelor și sistemelor ce pot fi achiziționate.

5.3.1.Exemplul 1

Pe platforma informatică PC situată în Centrul de Comandă rulează aplicația utilizator necesară managementului rețelei de instalații prin care se realizează traficul de date (comenzi către instalații și răspunsurile de la acestea). Aplicația realizează:

conectarea la PLC-ul instalației dorite prin rețea GSM/GPRS;

interogarea periodică a instalației pentru stabilirea stare echipament de la distanță;

comenzi transmise de către personalul acreditat pentru serviciul de asistență tehnică (de la Centrul de Comandă au formatul similar protocolului MODBUS) pentru faza de telediagnoza.

Figura 5.19. Interfața grafică cu utilizatorul

Interfața grafică utilizator a aplicației software este prezentat în figură 5.19. în cadrul căruia s-au prevăzut două moduri de lucru:

modul de lucru telecontrol care este activ la inițializarea aplicației.

Apăsarea butonului “START INTEROGARE STARE AUTOMAT PLC” transmite cu frecvența de 1 Hz o comandă de interogare a conținutului adresei de memorie din PLC unde se află cele cinci valori solicitate. Mesajului recepționat de la PLC se decodifică și se transmit valorile către fereastră de afișare.

Apăsarea butonului “STOP” oprește transmiterea automată a cererii către PLC. Apăsarea butonului “COMUTARE TELESERVICE” dezactivează cele trei butoane din stânga ecranului și le activează pe cele două din dreapta ecranului, aparținând modului de lucru “TELESERVICE”.

modul de lucru teleservice.

În cadrul acestui mod de lucru al sistemului mecatronic adaptiv și flexibil de control dimensional operatorul selectează din listă funcția dorită cu click simplu său dublu de mouse.

În cazul unei funcții de tip citire, operatorul introduce valorile necesare pentru adresele de memorie, câmpul editabil denumit “VALOARE” este dezactivat.

În cazul unei funcții de tip scriere, operatorul introduce valorile necesare pentru adresele de memorie și pentru valoarea care se va transmite câmpul “VALOARE” este activat.

Dacă se dorește transmiterea repetată a comenzii către PLC se bifează câmpul “Interogare continuă”. Operatorul apasă butonul “SCRIERE DATE-CITIRE DATE”.

Dacă opțiunea “Interogare continuă” este activată, se va trimite în mod continuu aceeași comandă către PLC. Dacă opțiunea Interogare continuă NU este activată, se va trimite o singură dată comandă către PLC.

5.3.2.Exemplul 2

Utilizând datele tehnice de la o platformă GPRS TELITE s-a elaborat un program minimal de simulare a funcționării utilizând mediul grafic de programare avansată LabView.

Figura 5.20. Interfața grafică cu utilizatorul realizată în mediul LabView

Figura 5.20. prezintă o interfață simplă a programului cu parametri de reglare a conexiunii, cu un sistem de control al datelor receptate și transmise, pe care le afișează într-o fereastră.

În figură 5.21. este prezentată diagrama programului construit în LabView care generează aplicația pentru controlul sistemului mecatronic de măsurare și control dimensional.

Figura 5.21. Diagrama programului LabView

5.3.3.Exemplul 3

În figură 5.22. este prezentata o aplicatie creata in cadrul INCDMTM de telecontrol, teleservice si telemonitorizare la distanta a unui echipament mecatronic prin intermediul a doua sisteme GPRS, un calculator si un automat programabil.

Figura 5.22. Interfata grafica ce utilizeaza 2 sisteme GPRS

GPRS (General Packet Radio Service) este un serviciu de pachete comutate pentru comunicații mobile de date, acestea sunt defalcate în pachete mici, care sunt transmise separat.

Automatul programabil este utilizat intr-un echipament mecatronic de control care este integrata in fluxul de productie pentru a asigura calitatea proceselor tehnologice din cadrul intreprinderilor.

In panaoul de automatizare se integrează un sistem GPRS care poate sa transmită continuu sau la intervale regulate date despre echipamentul mecatronic unde este implementat sistemul de telecontrol, teleservice și telemonitorizare.

Pe calculator ruleaza aplicatia prin intermediul careia se monitorizează, controlează și se remediază erorile de la distanță.

Erorile apărute în cadrul echipamentului mecatronic de orice natură sunt raportate către aplicație, iar în urma acestora se iau măsurile necesare remedierii acestora astfel încât să nu afecteze ciclul de producție.

Aplicatia controleaza echipamentul mecatronic la nivel de bit, astfel se poate monitoriza starea intrărilor de la diverși senzori, sau a semnalelor primite de la operator de pe modulele care sunt în componența automatului programabil (Siemens) unde aceștia sunt legați fizic sau se pot modifica starea ieșirilor ceea ce duce la acționarea diverselor sisteme pe care echipamentul mecatronic le are în componența sa.

Erorile apărute în cadrul echipamentului mecatronic de orice natură sunt raportate către aplicație, iar în urma acestora se iau măsurile necesare remedierii acestora astfel încât să nu afecteze ciclul de producție.

Programele au fost dezvoltat în mediul de lucru C++ și a presupus implementarea unor funcții specifice în funcție de arhitectura utilizată de transmitere a informației și comunicare între calculatorul pe care era rulată aplicați și automatul programabil.

5.3.4.Exemplul 4

Aplicatia din figura 5.23. s-a creat in cadrul INCDMTM pentru a controla, remedia si monitoriza la distanta echipamentele mecatronice pe care este implemetat sistemul de telecontrol, teleservice si telemonitorizare.

Sistemul de telecontrol, teleservice si telemonitorizare se compune dintr-un sistem de automatizare care comunica printr-o interfață RS-232 cu sistemul GPRS prin care se transmit date prin internet către serverul INCDMTM și mai departe prin reteaua locală la calculatorul pe care rulează aplicația destinată acestuia.

Figura 5.23. Interfata grafica ce utilizeaza un sistem GPRS si un server

Pentru a avea acces la echipamentul mecatronic de la distanta este necesar ca in automatul programabil sa fie impelementata o functie ce ofera programului de telecontrol, teleservice si telemonitorizare prioritate fata de programul din automatul programabil pentru a remedia eventualele erori si a aveea acces direct asupra intregului sistem la nivel de bit.

5.4.Programul din automatul programabil al sistemului mecatronic (PLC)

Software-ul din PLC-ul instalației asigură de la distanță, pe lângă controlul efectiv al instalației, și comunicația cu centrul de comandă, în acest sens conține funcții de interpretare comenzi și de actualizare, date necesare Centrului de Comandă.

În cadrul programului din PLC s-a utilizat protocolul de tip MODBUS.

Figura 5.24. Schema protocol de comunicație MODBUS

Tabelul 5.2.

În tabelul 5.2. sunt prezentate noțiuni privind interpretarea schemei protocolului de comunicație de tip MODBUS din figura 5.24..

Funcția realizează cererea implicând atât acțiunea cât și zona de memorie accesată. Funcțiile acționează la nivel de bit (în zona de I/O digitale și memorie de lucru sau DB), la nivel de WORD în zona de I/O analogice, memorie de lucru sau DB și DWORD (pentru valorile reale sau DInt) în zona de memorie de lucru sau DB.

În figură 5.25. se prezintă schema bloc a unui sistem în care se exemplifică cele două cazuri ale răspunsului cererii, în cazul realizării acesteia, se returnează codul funcției transmise (în câmpul Cod Funcție) și valorile actualizate (în câmpul Data). În cazul unei erori se transmite o excepție, aceasta reprezentând răspunsul (format din 2 octeți) returnat în cazul unei erori.

Figura. 5.25.Schema bloc a sistemului (diagrama tranzacției unei cereri)

5.5.Validare software

5.5.1. Aplicația 1

Pentru acest model experimental, aplicația de PC (figura 5.26.) monitorizează intrările și ieșirile digitale ale echipamentului P.L.C. folosind funcțiile OPC server pentru Profibus, de asemenea, poate acționa ieșirile digitale ale echipamentului.

Figura 5.26. Aplicația 1

Modul de testare este următorul: Se apasă butonul START pentru inițializarea funcțiilor din nucleul OPC. Inițializarea corectă este afișată într-o casetă de dialog. Utilizatorul apasă OK în caseta de dialog și bifează modul de lucru auto-căsuța dreapta sus. În acest moment, orice modificare survenită la nivelul intrărilor digitale sau a ieșirilor digitale se reflectă în starea indicatoarelor luminoase.

Pentru a comanda ieșirile, operatorul bifează căsuțele de tip checkbox corespunzătoare ieșirilor și apasă butonul MODIFICĂ. Noua stare a ieșirilor este afișată prin indicatoarele luminoase asociate.

5.5.2. Aplicația 2

Pentru acest model experimental, aplicația de PC (figura 5.27.) monitorizează intrările și ieșirile digitale ale echipamentului PLC folosind funcțiile OPC server pentru Profibus (ecran dreapta) și module software dedicate pentru comunicația pe Ethernet (ecran stânga).

Imaginea intrărilor și a ieșirilor este aceeași în ambele ecrane. Pentru a comanda ieșirile, operatorul bifează căsuțele de tip checkbox corespunzătoare ieșirilor și apasă butonul MODIFICĂ. Aceste acțiuni se pot realiza în cadrul oricărui panou. Noua stare a ieșirilor este afișată prin indicatoarele luminoase asociate. În ecranul din stânga au fost prevăzute butoane software suplimentare pentru setare și resetare de biți individuali pentru ieșiri.În ecranul din dreapta, valorile ieșirilor pot fi modificate suplimentar prin înscrierea unei valori numerice în câmpurile QW0 și QW2 și apoi apăsarea tastei ENTER sau prin apăsarea butonului WRITE. O modificare a valorilor ieșirilor efectuată prin comenzi într-un panou este reflectată automat prin indicatoarele ieșirilor din celălalt panou.

Figura 5.27. Aplicația 2

5.5.3. Aplicația 3

S-au realizat două programe de calculator, fiecare urmând a fi executat pe câte un calculator, ecranul aplicației server fiind prezentat în figură 5.28..

Ecranul din stânga afișează cererile emise de aplicația client către aplicația server. Cererea implicită este GET, care are ca efect citirea tuturor intrărilor și ieșirilor stației PLC folosind funcții OPC server. Când clientul solicită modificarea ieșirilor , întrebarea pusă este de tip SET urmată de parametrii binari ai celor patru octeți de ieșiri. Comanda aplicației client este transmisă pentru prelucrare unei rutine de calcul care comandă ieșirile din PLC. Ieșirile din PLC pot fi comandate și local, prin bifarea opțiunilor dorite și acționarea butonului MODIFICĂ. Orice comandă primită de la aplicația client este procesată de aplicația server și se întoarce un șir de date ASCII către aplicația client. Acest șir de date conține codificarea intrărilor și ieșirilor instalației PLC.

Aplicația client este prezentată în figură 5.29., aceasta conținând o copie a intrărilor și ieșirilor instalației PLC. Apăsarea butonului START lansează emiterea continuă a unei comenzi GET către aplicația Server. Întrebarea de tip GET este afișată în fereastra stânga jos. Răspunsul primit de la aplicația Server este afișat în fereastra din stânga sus. Aplicația Client decodifică răspunsul primit și aprinde indicatoarele luminoase din partea dreaptă a ecranului, care semnifică starea intrărilor și ieșirilor. Utilizatorul poate modifica starea ieșirilor în ecran prin bifarea căsuțelor corespunzătoare, după ce a selectat starea dorită a ieșirilor, apasă butonul FORCE și se emite o comandă de tip SET urmată de parametri. Aplicația server decodifică acești parametri și comandă ieșirile corespunzătoare.

Figura 5.28. Aplicația 3

Figura 5.29. Aplicație de control a sistemului PLC

5.6.Program de teleservice executabil pe o platforma PC

Aplicația a fost scrisă în Visual C++. Calculatorul pe care lucrează aplicația folosește modemul configurat ca și client. Acest modem se conectează la interfața serială RS232 a calculatorului. Modemul configurat ca și server se conectează la echipamentul mecatronic monitorizat, folosind conexiune RS232.

Ecranul inițial al aplicației software este prezentat în figură 5.30.. Indicatoarele 1 reprezintă starea intrărilor numerice Ixx la nivel de bit și indicatoarele 3 reprezintă valorile curente ale ieșirilor numerice Qxx la nivel de bit.

Figura 5.30. Program de teleservice

Controalele de validare 2 (checkbox) sunt un mijloc facil prin care utilizatorul poate seta sau reseta valoarea dorită pentru ieșirea Qxx.. Butonul 4 se apasă pentru realizarea conectării aplicației la echipamentul monitorizat. Câmpul 8 reprezintă lista de comenzi posibil a fi trimise către echipamentul monitorizat. Câmpul 7 este opțional. Adresa de început 6 se completează cu o valoare numerică în intervalul 0..7 specificând adresa primului modul de I-O selectat. Controlul de editare 5 se completează cu numărul de valori numerice care se vor emite sau pentru care se cere valoarea efectivă preluată din echipamentul monitorizat.

Utilizatorul selectează comanda “bord” din lista 8 și completează adresa de început în editorul 6 și numărul de octeți în editorul 5. Mesajul este trimis către echipamentul monitorizat figura 5.31.. Răspunsul primit este afișat prin intermediul indicatoarelor tip 1.

Figura 5.31. Program de teleservice

Utilizatorul selectează comanda “bowr” din lista 8 și completează adresa de început în editorul 6 și numărul de octeți în editorul 5. Apoi apasă pe butonul 9 TABELA. Apare o tabelă editabilă 11. Numărul de coloane este egal cu numărul de octeți de ieșire a căror valoare se va transmite la echipamentul monitorizat. În fiecare coloană a tabelei, operatorul poate introduce valori numerice între 0 și 255.

O metodă mai elegantă este următoarea: operatorul setează sau resetează după dorință fiecare bit din configurația de tip Qxx folosind controalele de validare 2, apoi apasă butonul 10. Valorile numerice asamblate ale fiecărui octet de ieșire sunt în căsuța corespunzătoare. Mesajul de comandă este trimis către echipamentul monitorizat (figura 5.32.). Răspunsul primit este afișat prin intermediul indicatoarelor tip 1.

Figura 5.32. Program de teleservice – valorile octeților

5.7.Program de teleservice executabil din orice browser sub forma de pagina web

Pentru această comunicare s-a creat un site care rulează pe un PC configurat ca Web Server care asigură (figura 5.33.):

comunicarea pe Internet cu un client prin legătura browser – site (Web Server);

legătura cu un PLC din LAN creat în jurul Web Server-ului.

Figura 5.33. Web Server

Site-ul s-a testat cu următoarele browsere: Internet Explorer, Mozilla Firefox, accesarea acestuia fiind realizată prin browser-ul clientului prin adresa: http://adresa Web Server.

Se deschide pagină web pentru Logarea clientului la una din instalațiile din LAN, unde clientul se poate loga ca user sau ca administrator prin selectarea unuia din butoanele Administrator/Ușer List trebuind să introducă parola corectă pentru a fi acceptată logarea (figura 5.34.)

Figura 5.34. Pagina Web Server – logare ca user/administrator

În figură 5.35. este prezentat pagină web pentru selectarea instalației dorite de client care este împărțit pe fabrici unde clientul are instalații în funcțiune, iar în cadrul fiecărui fabrici se poate selecta echipamentul pe care îl poate monitoriza, diagnostica și controla.

Figura 5.35. Pagina Web Server – alegerea instalației

Din această pagină se poate comuta în pagina de selecție instalație prin butonul „PLANT”  sau în cea pentru logare prin butonul „Logout”.

Site-ul permite monitorizarea sau modificarea valorii următoarelor tipuri de variabile:

intrări/ieșiri digitale;

variabile BOOL situate fie în memoria de lucru fie în DB-uri;

variabile INT situate fie în memoria de lucru fie în DB-uri;

variabile DINT situate fie în memoria de lucru fie în DB-uri;

variabile FLOAT situate fie în memoria de lucru fie în DB-uri.

În urma accesării instalației se afișează pagina de web de unde se pot selecta intrări sau ieșirile digitale, memoria sistemului, precum și modulul atașat sistemului Siemens, prin deplasarea mausului pe meniu paginii (figura 5.36.). În figură 5.36., s-a accesat meniul de intrări digitale și după accesarea acesteia, în partea dreaptă a ecranului a apărut o casetă de meniu pentru introducerea adresei de început a zonei de intrări dorite și a numărului de octeți.

Figura 5.36. Pagina Web Server – caseta de meniu pentru introducerea adresei

de început a zonei de intrări

În urma selecției se deschide pagina (figura 5.37.) prin care se permite monitorizarea intrărilor digitale selectate. Din această pagină se poate comuta în paginile: selecție tip variabilă prin butonul „BACK”, selecție instalație prin butonul „PLCs” sau pentru logare prin butonul „Logout”. Pagina prezintă următoarele informații: numele instalației selectate, adresa de început a zonei și numărul de intrări digitale. În tabel, se prezintă adresa din PLC a fiecărei intrări monitorizate precum și starea lor (prin pictograma neagră/verde pentru false/true).

Figura 5.37. Pagina Web Server – pagina de monitorizare a intrărilor digitale

În figură 5.38. s-a accesat ieșirile digitale și în partea dreaptă a apărut o casetă de dialog unde se introduce adresa de început a zonei de ieșiri dorite și a numărul de octeți.

Figura 5.38. Pagina Web Server – pagina de monitorizare a ieșirilor digitale

În urma selecției se deschide pagina (figura 5.39.) prin care se permite monitorizarea și modificarea ieșirilor digitale selectate. Din această pagină se poate comuta în paginile: selecție tip variabilă prin butonul „BACK”, selecție instalație prin butonul PLCs sau pentru logare prin butonul „Logout”. Pagina prezintă următoarele informații: numele instalației selectate, adresa de început a zonei și numărul de ieșiri digitale. În tabel, se prezintă adresa din PLC a fiecărei ieșiri monitorizate precum și starea lor (prin pictograma neagră/verde pentru false/true); de asemenea, în coloana Modify Value, se pot modifica valorile acestora prin bifare/debifare checkbox aferent ieșirii dorite. De asemenea, prin monitorizare se actualizează și starea checkbox-urilor; în figură se prezintă cererea de setare ieșiri Q0.2, Q0.3 și Q0.4.

Pentru modificarea (telecontrolul) ieșirilor digitale a instalației se apasă pe butonul „Modify Value”, cererea se transmite la PLC după care se actualizează starea ieșirilor (figura 5.39.).

Figura 5.39. Pagina Web Server – pagina de monitorizare a ieșirilor digitale

Pentru selectare tipurilor de variabile (figura 5.40.) din memoria de lucru, se accesează din meniu butonul „MEMORY” de unde se accesează acestea.

Figura 5.40. Pagina Web Server – pagina de selectare a tipurilor de variabile

După accesarea tipului de variabila se va deschide caseta pentru introducerea adresei de început a zonei de variabile dorite și a numărului de octeți.

În urma selecției se deschide pagina (figura 5.41.) prin care se permite monitorizarea și modificarea variabilelor selectate. Din această pagină se poate comuta în paginile: selecție tip variabilă utilizând „BACK”, selecție instalație prin butonul „PLCs” sau pentru logare prin butonul „Logout”.

Pagina prezintă următoarele informații: numele instalației selectate, adresa de început a zonei și numărul de variabile BOOL.

În tabel ce apare, se prezintă adresa din PLC a fiecărei variabile urmărite precum și starea lor (prin pictograma neagră/verde pentru false/true), de asemenea, în coloana Modify Value, se pot modifica valorile acestora prin bifare/debifare checkbox aferent variabilei dorite, care se actualizează starea checkbox-urilor prin monitorizare.

Figura 5.41. Pagina Web Server – pagina de modificare a variabilelor

Dupa click pe butonul Modify Value, cererea se transmite la PLC dupa care se actualizează stările ieșirilor (figura 5.42.).

Figura 5.42. Pagina Web Server – pagina de modificare a variabilelor de tip BOOL

Diagrama din figura de mai jos (figura 5.43.) prezintă succint modul de operare al programului de teleservice și telecontrol pentru sisteme mecatronice de control dimensional bazat pe un program instalat pe un servăr prin intermediul căruia se accesează o pagină web și se poate monitoriza și controla echipamentul.

Figura 5.43. Schema modului de operare al programului cu interfață web

5.8.Programe folosite la teste si experimentări

Importanța calității produselor informatice rezidă din mai multe aspecte, printre care:

erorile din programele produselor informatice pot fi fatale în anumite domenii în care viețile oamenilor depind de bună funcționare a acestora;

erorile pot provoca pierderi financiare sau materiale sau de altă natură;

dacă în domeniul produselor hardware costurile au o tendință generală de scădere, în domeniul dezvoltării produselor software, deși productivitatea a crescut substanțial, nu se înregistrează încă o scădere a costurilor.

5.8.1.Ciclul de viată al produselor informatice

Programele care specifică unei instalații cum să achiziționeze, monitorizeze, analizeze, interpreta și acționa în diverse situații au un ciclu de viață după care acestea sunt depășite datorită instalației unde sunt implementate sau datorită noilor tehnologii de comunicare cu care acestea nu sunt compatibile.

Pentru elaborarea unui proiect trebuie să se parcurgă următoarele etape prezentate în următorul tabelul 3.1.

Tabelul 3.1.

Cerințele de testare, evaluare și validare a sistemelor se stabilesc, în general, în etapa inițială de proiectare conceptuală, de ansamblu, din ciclul de viață al unui produs/sistem, de preferat în paralel cu definirea cerințelor globale ale sistemului.

Din acest moment, testarea și evaluarea se desfășoară pe toată durata dezvoltării produsului constând din testarea și evaluarea componentelor individual, din testarea numeroaselor elemente ale sistemului și a subsistemelor importante, cât și din testarea sistemul ca entitate de sine stătătoare.

Scopul este de a avea o abordare “progresivă” care să se preteze unei implementări continue pe toată durata dezvoltării sistemului.

Următorul pas este validarea, ca și concept, se referă la pașii și metodele necesare pentru a asigura faptul că performanțele sistemul final corespund cu cerințele inițiale formulate de client.

Abordare structurată a noțiunilor de testare, evaluare și validare are drept scop configurarea finală a sistemului dezvoltat astfel încât acesta să respecte cerințe și specificațiile inițiale ale clientului.

Pentru a îndeplini acest obiectiv se vor detalia următoarele aspecte:

determinarea criteriilor de testare, evaluare și validare a sistemelor;

descrierea categoriilor de teste și evaluări implicate;

planificarea testărilor și evaluărilor în cadrul duratei de dezvoltare a sistemului;

pregătirea sistemului pentru testare și evaluare;

efectuarea testelor, culegerea datelor de test, pregătirea raportului de evaluare;

modificarea parametrilor sistemului în funcție de concluziile raportului de evaluare.

În următoarele figuri sunt prezentate câteva modele de dezvoltare pentru programe, și anume:

modelul în cascadă cu reacție (figura 5.44.);

modelul în cascadă cu reacție și prototipuri (figura 5.45.);

modelul în V (figura 5.46.).

Figura 5.44. Model în cascadă cu reacție

Figura 5.45. Model în cascadă cu reacție și prototipuri

Figura 5.46. Model in V

5.8.2.Variațiile ciclului de viață al produselor informatice

Ciclul de viață poate diferii în funcție de:

experiența, abilitățile și cunoștințele membrilor echipei de dezvoltare;

gradul de cunoaștere a sistemului obiect;

domeniul aplicației;

schimbările mediului exterior sistemului;

schimbările din interiorul sistemului;

dimensiunea proiectului.

Abordare structurată a noțiunilor de testare, evaluare și validare are drept scop configurarea finală a sistemului dezvoltat astfel încât acesta să respecte cerințe și specificațiile inițiale ale clientului.

Pentru a îndeplini acest obiectiv se vor detalia următoarele aspecte:

determinarea criteriilor de testare, evaluare și validare a sistemelor;

descrierea categoriilor de teste și evaluări implicate;

planificarea testărilor și evaluărilor în cadrul duratei de dezvoltare a sistemului;

pregătirea sistemului pentru testare și evaluare;

efectuarea țestelor, culegerea datelor de test, pregătirea raportului de evaluare;

modificarea parametrilor sistemului în funcție de concluziile raportului de evaluare.

5.8.3.Tipuri de teste

5.8.3.1.Metoda unitară

O unitate este cea mai mică parte testabilă a unei aplicații: funcție/procedura într-un limbaj de programare (figura 5.47.).Testarea este efectuată de programatorul care o implementează, pe baza specificației. În cursul testării, unitatea este tratată ca o entitate independentă, care nu necesită prezența altor componente ale programului. Necesită implementarea de module “stub”(ciot) și a unui modul “driver”. Modulul “stub” este o secvență de cod care simulează comportamentul unei componente neimplementată încă. Modul “driver” este o secvență de cod care conduce integrarea astfel încât unitatea testată poate primi datele de la componentele neimplementate încă, sau pot fi preluate dintr-un fișier.

Figura 5.47. Metoda unitară

5.8.3.2.Metoda ”big-bang”

Sunt integrate într-un program executabil toate modulele existente la un moment dat. Modulele "driver " și "ciot" necesare sunt de asemenea integrate. Metodă este periculoasă căci toate erorile apar în același timp și localizarea lor este dificilă.

5.8.3.3.Integrare progresivă

În fiecare pas se adaugă ansamblului de module integrate numai un singur modul, erorile care apar la un test provin din acest ultim modul integrat.

Integrarea poate fi împărțită în două:

integrare ascendentă;

integrare descendenta

Sunt teste ale sistemului de programe și echipamente complet. Sistemul este instalat și apoi testat în mediul său real de funcționare. Sunt teste de conformitate cu specificația cerințelor software:

teste funcționale, prin care se verifică satisfacerea cerințelor funcționale

teste prin care se verifică satisfacerea cerințelor nefuncționale: de performanță, de fiabilitate, de securitate, etc.

Adesea, testele de sistem ocupă cel mai mult timp din întreaga perioadă de testare.

Pentru unele produse software, testarea de acceptare are loc în două etape:

1.Testarea alfa: se efectuează folosindu-se specificația cerințelor utilizator

2.Testarea beta: programul este distribuit unor utilizatori selecționați, realizându-se astfel testarea lui în condiții reale de utilizare.

Teste executate după corectarea erorilor, pentru a se verifica dacă în cursul corectării nu au fost introduse alte erori. Aceste teste sunt efectuate de regulă în timpul întreținerii. Pentru ușurarea lor este necesar să se arhiveze toate testele efectuate în timpul dezvoltării programului, ceea ce permite, în plus, verificarea automată a rezultatelor testelor regresive.

Avantaje unei astfel de metode sunt:

– posibilitatea unei planificări și urmăriri riguroase a activităților care vor fi executate pe parcursul procesului de realizare;

– integrarea ușoară a componentelor datorită unei proiectări riguroase a interfețelor și a produsului propriu-zis.

Dezavantajele unei astfel de metode sunt:

– utilizatorul nu poate evalua concret ce facilități oferă noul produs informatic decât după ce acesta este realizat și testat; ca urmare, și performanțele și calitățile noului produs nu pot fi determinate decât în fazele de testare.

– întrucât utilizatorul nu poate formula de la început toate cerințele, efortul de întreținere a produsului informatic este foarte mare.

– dacă costurile de realizare a produselor informatice nu sunt mari, cele de întreținere sunt importante datorită dificultăților în depistarea erorilor

5.8.4.Testarea, verificarea și validarea

Testarea, verificarea și validarea se efectuează pe tot parcursul ciclului de viață al produsului și are ca obiectiv următoarele puncte:

de a reduce erorile software la un nivel acceptabil,

de a identifica cauza/sursa erorilor;

de a identifica deficiențele din specificații;

identificarea erorilor de proiectare.

CAPITOLUL 6

Elaborarea modelului virtual al sistemului modular si adaptiv de control dimensional

6.1.Stabilirea principiilor și conceptelor pe baza cărora se elaborează modelul virtual

Deoarece mecatronica reprezinta combinația sinergeticǎ ṣi sistematicǎ a mecanicii, electronicii ṣi a informaticii s-a realizat modelarea si proiectarea conceptuala a sistemului mecatronic modular si adaptiv de control dimensional fara a se divide in parte mecanica, electronica si informatica datorita interdependentelor dintre elementele sistemului.

Modelarea si proiectarea conceptuala a sistemului mecatronic are un rol esential in realizarea echipamentelor prin optimizarea, eficientizarea si reducerea costurilor de productie a acestora si reprezinta o activitate de analiza si sinteza in vederea obtinerii unui nivel de performanta.

Etapele de realizarea a unui sistem mecatronic consta in analizarea sistemelor similare, conceptia sistemului prin realizarea unor modele virtuale, realizarea modelului virtual si testarea sistemului. Analizarea sistemelor similare consta in formularea unor solutii si cerinte de conceptie privind sistemul mecatronic modular si adaptiv de control dimensional.

Conceptia reprezinta realizarea unor modele virtuale si analizarea acestora in vederea obtinerii si realizarii unui sistem optimizat. Realizarea sistemului virtual optimizat in vederea analizarii si efectuarii de experimente relevante pentru obiectivul stabilit.

6.2.Stabilirea temei tehnice

In figura 6.1. este prezentat modelul virtual al sistemului modular si adaptiv de control dimensional in care sunt indicate principalele componente ale sistemului.

Figura 6.1. Schema sistemului modular si adaptiv de control dimensional

Pentru realizarea sistemului modular si adaptiv de control dimensional s-a stabilit tema tehnica cu urmatoarele caracteristici:

– precizie de pozitionare: ±0,0085 mm;

– cursa axelor: x- 150 mm, y- 205 mm, z- 110 mm;

– sarcina de transport: x- 200 N; y- 11,38 kN, z- 28 N;

– masa de lucru: 1850x720x823 mm;

– senzor laser cu rezolutie de 1,5 µm;

– platforma de pozitionare in spatiu.

6.3.Descrierea cinematică a sistemului mecatronic modular si adaptiv de control dimensional

6.3.1.Schema cinematică a sistemului

In figura 6.2. este prezentata schema cinematica a sistemului modular si adaptiv de control dimensional, care este alcatuita din trei axe de translatie, sistem de inclinare a senzorului.

Deplasarea pe axele x, y si z se realizeaza printr-un mecanism surub – piulita. Inclinarea senzorului se realizeaza printr-o cupla de rotatie reglabila. Sistemul de pozitionare spatiala a piesei se realizeaza prin intermediul unei platforme Stewart. Aceste sisteme de pozitionare asigura precizia pentru realizarea controlului dimensional al pieselor.

Figura 6.2. Schema cinematica a sistemului modular si adaptiv de control dimensional

6.3.2.Descrierea și analiza mobilității sistemului

Sistemul trebuie sa asigure inclinarea si deplasarea pe doua axe a senzorului. Deplasarea pe axa OX se realizeaza prin intermediul unei cuple cinematice de miscare surub-piulita care conduce sania.

Deplasarea pe axa OY se realizeaza prin intermediul unui surub care pune in miscare sania pe care este montata axa z. Axa OZ este actionata prin intermediul unui cuple cinematice surub-piulita care conduce sania pe care este montat sistemul de inclinare al senzorului.

Figura 6.3. Reprezentarea schematica a modelului experimental al sistemului mecatronic

Sistemul se compune din doua subsisteme separate (figura 6.3.), primul subsistem este reprezentat de axa OX pe care se prinde piesa pentru masurare.

Al doilea subsistem este actionat independent, in care primul mecanism (cupla surub – piulita pentru deplasarea pe axa OY) este considerat baza pentru cel de al doilea mecanism (cupla surub – piulita pentru deplasarea pe axa OZ), care poate fi considerat baza pentru cel de al treilea (cupla de rotatie R).

Figura 6.4. Schema primului mecanism OX din cadrul subsistemului 1

In cadrul primului subsistem, mecanismul este actionat de un motor de rotatie (figura 6.4.), in urma caruia rezulta o miscare de translatie pe axa OX.

Figura 6.5. Schema primului mecanism OY din cadrul subsistemului 2

Primul mecanism din cadrul subsistemului doi (figura 6.5.) este reprezentat de o cupla de miscare surub – piuliuta, care este actionat de un motor de rotatie, rezultand o miscare de translatie.

Figura 6.6. Schema celui de al doilea mecanism OZ din cadrul subsistemului 2

Al doilea mecanism (figura 6.6.) din cadrul subsistemului doi este identic cu primul, cupla surub – piulita a primului mecanism devenind baza pentru acesta. La fel ca primul mecanism acesta este actionat de un motor rotativ in urma caruia rezulta o miscare de translatie

Figura 6.7. Schema celui de al treilea mecanism R din cadrul subsistemului 2

Ultimul mecanism din cadrul subsistemului doi este reprezentat de o cupla de rotatie (figura 6.7.) ce permite inclinarea senzorului laser. Cel de al doile mecanism surub – piulita din cadrul subsistemului doi devine baza pentru cupla de rotatie.

Analiza mobilitatii sistemului presupune determinarea gradului de mobilitate al mecanismelor care il constitue si reprezinta gradul sau de libertate cu un elemnt considerat fix.

Gradul de mobilitate al mecanismului se dermina cu formula generala al lui Dobrovolski.

(6.1.)

Unde Mf reprezinta gradul de mobilitate al mecanismelor de familei f, f reprezinta familia mecanismului (numarul de restrictii de miscare comune pentru toate elementele mobile ale mecanismului), n reprezinta numarul de elemente mobile ale mecanismului, k reprezinta clasa cuplei cinematice si Ck reprezinta numarul de cuple cinematice de clasa k.

Figura 6.8. Schema cinematica a mecanismului surub – piulita din cadrul subsistemului 1

Pentru mecanismul din figura 6.8. mobilitatea se determina cu formula lui Dobrovolski pentru mecanismele din familia 0.

(6.2.)

Tabel 6.1.

In tabelul 6.1. s-a determinat pentru fiecare element din cadrul subsistemului doi numarul de restrictii pentru fiecare element mobil si parametri formulei lui Dobrovolski.

(6.3.)

Mobilitatea subsistemului 1 este data de suma mobilitatilor mecanismelor independente.

(6.4.)

Figura 6.9. Schema cinematica a mecanismelor subsistemului 2

Pentru mecanismele (figura 6.9.) din subsistemul 2, mobilitatea se determina cu formula lui Dobrovolski pentru mecanismele din familia 2.

(6.5.)

Tabel 6.2.

In tabelul 6.2. s-a determinat pentru fiecare element din cadrul subsistemului doi numarul de restrictii.

(6.6.)

In urma calculului de mobilitate al mecanismelor din cadrul subsistemului 2 a rezultat ca acesta este 3.

6.3.3.Mobilitatea sistemului mecatronic

Mobilitatea intregului sistem este data de suma mobilitatilor celor doua subsistem independente si se calculeaza cu formula 6.8.

(6.7.)

(6.8.)

CAPITOLUL 7

Elaborarea modelului experimental al sistemului

modular si adaptiv de control dimensional

7.1.Descrierea generală a sistemului modular si adaptiv de control dimensional

Sistemul pentru masurarea 3D a suprafetelor este practic, un dispozitiv de măsurat în trei coordonate, una verticală (z) – măsurând înălțimile profilului, și douǎ orizontale (x și y) în planul mesei de masurare. Echipamentul este conceput ca un aparat stabil, el putând fi utilizat în condiții de laborator sau în puncte special amenajate in vederea controlului în secțiile de producție.

Principalele parti componente sunt:

Componente hardware:

batiul;

structura tip portal cu 2 coloane ;

sistemul de deplasare si pozitionare pe 3 directii rectangulare ;

senzor laser;

PC cu componente periferice si placa de achizitie date tip Sensoray pe 24 bit (producǎtor Touteelectric, Franta).

Compomente software: software dedicat.

Figura 7.1. Sistemului modular si adaptiv de control dimensional

Cadrul portal este fixat pe batiul echipamentului. Batiul este confectionat din fonta turnata iar portalul din teava din otel rectangulara.

In figura 7.1. este prezentat modelul virtual al sistemului modular si adaptiv de control dimensional in care sunt indicate principalele componente ale sistemului.

7.2.Proiectarea modelului experimental

La proiectarea echipamentului s-a urmarit:

realizarea unui echipament care sa permita montarea unor capete de masurare interschimbabile, bazate pe principii de masurare diferite, selectabile functie de specificul suprafetei masurate (calitate, culoare, forma, duritate, precizie, reflectivitate, etc);

realizarea unui echipament cu arhitectura deschisa, care sa permita adaptari ulterioare (referitoare la utilizarea si a altor tipuri de traductoare de masurare, poate fi cuplat practic orice tip de traductor de masurare analogic sau digital), dezvoltarea softului de masurare cu noi functii, utilizarea unor modulede deplasare cu performantesuperioare, interconectarea cu masini de prelucrare 3D, etc);

realizarea unei structuri rigide, care poate fi montata pe picioare pneumatice de absorbtie a vibratiilor, cu elemente care sa permita reglarea structurilor de baza pentru a obtine conditiile constructive necesare obtinerii performantelor scontate;

realizarea unei structuri care sa permita separarea erorilor, in scopul analizarii si compensarii acestora;

integrarea unor sisteme de deplasare silențioase, cu frecari reduse, pentru realizarea unui raport semnal/ zgomot ridicat în scopul creșterii preciziei de măsurare;

Echipamentul proiectat pentru a fi realizat si experimentat, in cadrul proiectului are in structura 3 capete de masurare interschimbabile, bazate pe principii diferite de masurare contact sau non-contact:

masurarea cu contact prin intermediul unui traductor incremental cu intervalul de masurare de 50 mm si rezolutia de 0,0005 mm, cu sistem de ridicare pneumatic pentru protectia palpatorului;

masurarea fara contact cu traductor laser cu spot punctiform, bazat pe principiul triangulatiei optice, cu interval de masurare de 100 mm si rezolutie de 0,005 mm (la 10 kHz fara mediere);

masurarea fara contact cu traductor laser cu spot liniar, bazat pe principiul triangulatiei optice, cu interval de masurare de 250 mm rezolutie pe axa X de 128 sau 256 or 512 or 1024 de puncte pe profil si linearitate pe axa Z ±0.1…0.15% din intervalul de masurare.

Echipamentul este format din:

subsistemul de masurare;

subsistemul de achizitie, procesare date si conamda.

7.2.1.Structura echipamentului

Sructura functionala a echipamentului este prezentata in figura 7.2.

Figura 7.2. Structura sistemului de măsurare

Echipamentul pentru masurarea suprafetelor complexe are o structura tip portal cu doua coloane pentru a asigura o structura robusta, mai putin sensibila la vibratii. Batiul din fonta turnata se sprijina pe 4 picioare pneumatice care permit orizontalizarea acestuia si atenuarea vibratiilor si socurilor. Pentru cresterea performantelor, flexibilitatii si versatilitatii sistemului acesta are o constructie care permite montarea unor capete de masurare bazate pe principii diferite.

Au fost analizate diferite metode de masurare. In tabelul 7.1. este prezentata o analiza comparativa a celor mai noi metode de masurare analizate.

Pe baza analizei aplicabilitatii si bugetului proiectului s-a optat pentru urmatoarele metode de masurare:

Palpare mecanica

Palpare optica:

Senzor laser 2D tip RF 620 (firma RIFTEK)

Traductor pe principiul triangulatiei cu spot punctiform

Schematic capabilitatea de masurare a echipamentului este prezentata in figura 7.3..

Figura 7.3. Metode de masurare integrate in structura echipamentului

Tabelul 7.1.

7.2.2.Stabilirea solutiilor constructive

Pozitionarea traductorilor fata de piesa se realizeaza cu un sistem de deplasare ortogonala care permite trei translatii (x, y si z). Sania care asigura deplasarea pe axa y permite pozitionarea cu precizie ridicata a traductoruilor pentru masurarea profilului in sectiuni paralele. Aceasta sanie trebuie deci sa permita pozitionari ultraprecise, masurabile fata de o origine stabilita.

Axa „x” reprezinta directia de scanare. Scanarea se poate face prin palpare mecanica, prin scanare cu un sistem laser unidirectional sau scanare cu scaner cu perdea laser (scanare 2D).

Deplasarea pe axa „x” este folosita pentru:

pozitionarea senzorului fata de piesa in cazul scanarii cu senzor laser 2D.

scanarea profilului, in cazul masurarii prin palpare directa sau in cazul masurarii cu laserul cu spot punctiform; in aceste cazuri, sania trebuie sa se deplaseze fara socuri si sa permita masurarea cu precizie ridicata a coordonatelor punctului palpat.

7.2.2.1.Sisteme de deplasare

Pentru deplasarea pe axa „x” au fost analizate urmatoarele variante:

Sistemul de deplasare cu banda transportoare (figura 7.4.).

Este unul din cele mai populare sisteme utilizate pentru transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie. Acest sistem prezinta insa unele inconveniente legate de limitarea greutatii sistemului transportat. Cum coloana verticala pe care sunt pozitionate sistemele de masurare este destul de grea, si luind in consideratie si erorile introduse de deformarea benzii transportoare, s-a considerat ca aceasta solutie nu este recomandat pentru un sistem de masurare de precizie.

Figura 7.4. Antrenarea cu banda

Sistemul pinion – cremaliera (figura 7.5.).

Un alt sistem de transformare a miscarii de rotatie in miscare de translatie luat in consideratie a fost sistemul pinion – cremaliera. Acest sistem este mai precis si mai robust decat sistemul prezentat anterior, dar prezinta inconvenientul introducerii erorilor datorita jocului pe flanc la schimbarea sensului de miscare. Deasemenea este un sistem mai putin fiabil, in timp aparand erori datorate uzarii pinionului si cremalierei. Din punct de vedere tehnologic este destul de dificil sa realizezi o cremaliera de lungime mare cu precizie ridicata. Chiar daca masurarea este realizata de o rigla incrementala de inalta precizie, sistemul poate infuenta precizia de masurare datorita erorilor de deplasare.

Figura 7.5. Antrenarea cu mechanism pinion cremaliera

Mecanismul surub – piulita (figura 7.6.).

Sistemul de deplasare cu surub si piulita este deasemenea des utilizat pentru transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie. Sunt utilizate in general doua tipuri de mecanisme de deplasare cu surub: mecanism cu surub de miscare si mecanism cu surub cu bile. Mecanismul cu surub de miscare este mult mai ieftin, dar se uzeaza mai repede. Datorita faptului ca axa Z este utilizata doar pentru reglarea traductorilor fata de piesa in plan vertical, s-a ales pentru aceasta axa o constructie cu surub trapezoidal si piulita. Pentru a nu influenta precizia deplasarii verticale, piulita este fixata intr-o penseta elastica astfel incat eventualele deformatii sau nealinieri ale surubului sa nu induca tensiuni suplimentare in ghidaje. Pentru preluarea jocului de intoarcere se foloseste un sistem de 2 piulite care nu pot avea miscari relative de rotatie, tensionate de un arc de compresiune.

Pentru deplasarea pe axa „y”, aceasta fiind axa de masurare, s-a optat pentru o constructie cu surub cu bile – piulita, cu preluarea jocului la cursa de intoarcere.

Pe baza analizei calitate/pret a ofertei firmelor producatoare s-a optat pentru utilizarea unui surub produs de firma HIWIN, model R12-5B1-FSW -210-280-0.008.

Figura 7.6. Mecanism surub-piulita

A mai fost analizata si posibilitatea utilizarii unui motor liniar pentru deplasarea pe directie longitudinala si transversala. Performantele unui astfel de sistem sunt limitate doar de rezolutia traductorului liniar si de stabilitatea mecanismului. Neavand cursa moarta la schimbarea sensului de miscare, sistemele cu motoare liniare au o buna repetabilitate. Dar acest motoare sunt foarte scumpe. In tabelul 7.2. sunt prezentate comparativ metodele de deplasare analizate.

Tabelul 7.2.

7.2.2.2.Sisteme de ghidare

Pentru ghidarea de precizie a sistemelor de deplasare liniara longitudinala si verticala s-a optat pentru utilizarea unor ghidaje liniare cu patine cu bile recirculabile. Au fost analizate doua posibilitati de ghidare:

ghidare pe perna de aer (non-contact);

ghidare pe ghidaje liniare cu bile recirculabile.

S-a optat pentru varianta cu ghidaje liniare cu carucioare cu bile recirculabile datorita urmatoarelor avantaje:

costuri mult mai mici;

rigiditate si stabilitate mai buna;

posibilitate de preluare a jocurilor;

aliniere facila;

costuri minime de mentenanta.

Au fost analizate caracteristicile dinamice ale acestor ghidaje precum si influentele deformatiilor elastice si ale frecarilor din punct de vedere al erorilor si uzurilor induse.

Figura 7.7. Ghidaj liniar cu carucior cu bile

Figura 7.8. Sanie deplasare transversala

Pentru deplasarea pe axa x s-a optat pentru utilizarea unei mese de deplasare pe o directie, produsa de firma PI, aceasta oferind avantajele unui cost relativ redus in conditiile unei pozitionari ultraprecise.

Pe baza solutiilor tehnice alese a fost realizata documentatia de executie a unui echipament de masurare a suprafetelor complexe cu trei capete de masurare interschimbabile.

In figura de mai jos sunt prezentate trei vederi cu cele trei posibilitati de masurare. Documentatia de executie pentru structurile mecanice a fost realizata utilizand programul SolidWorks.

a) b)

c)

Figura 7.9. Echipamentul de control proiectat (imagini realizate in programul de proiectare 3D – SolidWorks) a) palpare cu contact; b) palpare optica cu senzor cu spot punctiform; c) palpare optica cu laser de scanare 2D

7.3.Principiul de masurare

Verificarea metrologica cu precizie cat mai mare si intr-un timp cat mai scurt sunt cerinte majore ale industriei pentru cresterea calitatii produselor si reducerea costurilor de fabricatie. Masurarea suprafetelor complexe se realizeaza in prezent prin diferite tehnici de masurare cu contact si fara contact.

S-a urmarit realizarea unor cercetari teoretice si experimentale in domeniul masurarii suprafetelor imbinand specificul scanarii cu palpare directa si cu palpare cu laser prin intermediul unei masini de masurat in coordonate cu specificul utilizarii programelor de prelucrare a datelor, utilzarea de ecuatii si programarea de algoritmi in scopul optimizarii procesului de masurare.

Scanarea 3D este o metoda prin care măsurătorile fizice ale unui obiect sunt transformate în format digital, într-un mod organizat, rezultând ceea ce se numește de obicei date 3D de scanare sau nor de puncte. Odată ce datele de scanare pot fi accesate în format digital, pot fi determinate toate dimensiunile obiectului fizic.

Scanarea produsului, este un proces care utilizează un palpator pentru a capta forma obiectelor 3D și pentru a le recrea într-un spațiu de lucru virtual. Datele sunt colectate sub formă de puncte și fișierul rezultat este numit “nor de puncte”. Principiul de masurare al sistemului mecatronic este prezentat in figura 7.10..

Figura 7.10. Principiul de masurare

In cadrul etapei a fost executat un stand experimental pentru verificarea solutiilor constructive proiectate pentru realizarea unui echipament flexibil, cu arhitectura deschisa, care sa permita masurarea suprafetelor 3D si reprezentarea analitica a acestora sub forma grafica a protocoalelor de masurare.

Echipamentul este format din:

subsistemul de masurare;

subsistemul de prelucrare si conamda.

software operational.

Principalele functii ale echipamentului sunt achiziția și modelarea 3D. Achiziția se realizează printr-o interfață materială, cu ajutorul palpatoarelor cu senzori, și modelarea printr-o interfață „soft” cu ajutorul algoritmilor.

Limitele scanarii suprafetelor sunt date in general de:

– viteza de deplasare a capului de scanat;

– forma suprafetei (degajările, deschiderile înguste și muchiile ascuțite pot fi dificil de scanat).

– materialul piesei scanate (lucios,mat, colorat, rugos, neted, moale, dur, etc).

Metodele optice de achizitie a datelor 3D sunt cele mai folosite, avand rate de achizitie foarte mari. Cea mai comună metodă pentru achiziția unui șir de date este triangulația optică. Triangulatia este metoda care foloseste locatia si unghiurile intre sursa de lumina si senzor pentru a deduce pozitia. Prin triangulatie se achizitioneaza date la rate foarte inalte iar acuratetea este determinata de rezolutia senzorului folosit si a distantei dintre suprafata de interes si sistemul de scanare laser.

Pentru realizarea echipamentului care face obiectul acestui proiect s-a propus utilizarea de senzori laser mișcați liniar de-a lungul obiectului. Cum aceștia nu dau suficiente informații pentru a reconstrui suprafata scanata dintr-o singura trecere, trebuiesc făcute mai multe treceri la distante prestabilite. Pentru a transforma un șir de profile într-o singură descriere a suprafeței, a fost realizat un software specializat. Unul dintre beneficiile cele mai importante ale scanării cu laser 2D este mărirea vitezei cu care poate fi masurata o suprafata. Senzorii laser 2D cresc insa mult pretul echipamentelor deoarece au preturi destul de ridicate.

Unul din beneficiile principale ale masurarii 3D a suprafetelor consta mărirea considerabila a vitezei cu care poate fi reprodus un prototip. Metodele tradiționale cer ca obiectul să fie măsurat și redesenat într-un program CAD. Acest lucru ia mult timp. Procesul de scanare și posteditare poate avea loc în doar 4-5 ore pentru o suprafata complexa.

7.4.Sistemul laser de masurare si control dimensional

Laserii cu precizie mare de masurare au preturi ridicate. Pentru realizarea acestui stand experimental a fost utilizat un senzor laser tip OPTON CDT 2200, fabricat de Micro-Epsilon, cu rezolutia de 0,005 mm, si intervalul de masurare de 100 mm (figura 7.11.). Acest sistem laser este format din senzorul laser-optic si un sistem electronic de conditionare a semnalului. Senzorul se bazeaza pe principiul triangulatiei optice.

Figura 7.11. Senzorul laser – optoNCDT 220x (Micro Epsilon)

Avantajele acestui tip de laser sunt: forta de contact zero, domeniu mare de masurare, latime mare de banda de frecventa. Dezavantajele sunt: precizia de masurare este influentata de factorul de reflexie al suprafetei scanate, viteza mica de masurare (necesita deplasarea pe 2 directii).

Schema bloc a sistemului laser este prezentata in figura 7.12..

Figura 7.12. Schema bloc a sistemului laser OptoNCDT 2200 (Micro-Epsilon)

Sistemul laser poate fi actionat cu un swich extern, conform schemei din figura 7.13..

Figura 7.13. Schema de comanda a sistemului laser din exterior

In functie de tipul suprafetei masurate, pentru cresterea accuratetei masurtorilor, semnalul senzorului laser este mediat.

Sistemul permite 3 tipuri de medieri:

Moving average (medie mobila) (metoda setata implicit): masurarile succesive sunt mediate conform relatiei:

(7.1.)

unde:

MW = valoarea masurata;

N = numarul de mediere;

K = indexul masuratorii

Mgl = valoarea mediata (semnalul de iesire)

Valorile standard pentru N sunt: 1,4,32,128.

Prima valoare mediata (figura 7.14.) este transmisa cand s-au obtinut n valori masurate. Frecventa semnalului de iesire este constanta (10 kHz).

Recursive average (medie recursiva): fiecare masuratoare este adaugata la suma masuratorii precedente:

(7.2.)

unde:

MW = valoarea masurata;

N = numarul de mediere;

n= indexul valorii masurate

Mrek= valoarea mediata (semnalul de iesire)

Medierea recursiva (figura 7.15.) permite o netezire mai accentuata a valorilor masurate.

Frecventa semnalului deiesire este constanta (10 kHz). Valorile standard pentru N sunt: 1,4,32,128.

Mediere tip median (figura 7.16): este generatadin numarul prezent de valori masurate. Valorile de intrare ale masurarii (3,5,7 sau 9 valori masurate) sunt resortate dupa fiecare masurare. Valoarea mediata este transmisa ca semnal de iesire ca o valoare medie. La aceasta metoda de mediere sunt luate in considerare doar valorile 3,5,7, sau 9. Curba valorilor de iesire nu este netezita.

Scopul medierii este acela de a imbunatati calitatea si stabilitatea semnalului de iesire in cazul obiectelor cu o reflexivitate mult mai mica decat materialul de referinta sau in cazul suprafetelor structurate (ex. tabla laminata, suprafete zgariate). Medierea nu influenteaza linearitatea semnalului de iesire pe domeniul de masurare ci doar imbunatateste rezolutia si stabilitatea masuratorilor pe suprafetele mentionate. Impactul procesului de mediere asupra rezultatului masurarii este reliefat in diagramele de mai jos pentru masurarea unui disc pentru curele dintate.

Figura 7.14. Medierea prin miscare – Impact: netezirea zgomotului suprafetei cu mentinerea formei dintilor, Aplicatii: masurarea profilelor metalice

Figura 7.15. Medierea recursiva – Impact: netezirea zgomotului suprafetei, deformarea formei dintilor, Aplicatii: masurarea suprafetelor fara profile cu trepte, degajari, etc.

a)b)c)

c)

Figura 7.16. a) Semnal de iesire nemediat b) Semnal de iesire mediat cu un factor de mediere N = 3 c) semnal de iesire mediat cu un factor de mediere N = 9

Modul de setare a metodei de mediere se realizeaza prin apasarea si mentinerea tastei AVG de pe panoul frontal al controlerului senzorului laser (figura 7.17.a) si se comuta controlerul pe pozitia on.

In acest moment sunt disponibile toate metodele de mediere, fiecare metoda de mediere este indicata de cele 2 leduri de pe panoul frontal ( figura 7.17.b) Se elibereaza tasta AVG cand se obtine setarea dorita.

a) b)

Figura 7.17. a) Panou frontal senzor laser b) Selectarea metodei de mediere

Metoda de mediere este salvata si verificarea acesteia se face prin ledurile de pe panoul frontal pentru un moment la pornirea controlerului.

Ajustarea pozitiei de zero se realizeaza prin apasarea tastei zero/reset mai mult de 5 secunde.

7.4.1.Criteriile de selectare a senzorului

Criteriile de selectare a senzorului de masurare sunt:

Particularitatile suprafetei:

Dimensiunea si calitatea (rugoasa sau neteda);

Stralucitoare, transparenta sau mata;

Culoarea;

Cu forme regulate sau neregulate;

Cu trepte, canale sau gauri;

Duritate;

Conditii de mediu:

temperature;

umezeala;

vibratiile;

lumina;

Timpul disponibil pentru realizarea masurarii;

Cerintele specifice ale procesului de masurare (precizie, forma de prezentare a rezultatelor);

Costuri.

Principalele surse de erori ale echipamentului sunt:

Sistemul mecanic

Erorile geometrice si deformatiile batiului;

Erorile geometrice si deformatiile portalului;

Erori ale sistemelor de ghidare;

Natura acestor erori poate fi:

statica;

dinamica;

Sistemele de deplasare si pozitionare – incarcarea mecanica a elementelor de ghidare (poate produce deplasari nedorite si inducerea vibratiilor in structurile mecanice);

Sistemele de masurare

erori introduse de sistemele de masurare a deplasarii pe azele X si Y:

imprecizia elementelor de masurare;

nealinierea elementelor de masurare;

erori de interpolare si digitizare.

Erori introduse de sistemele de masurare pe axa Z

7.4.2.Erorile sistemului modular si adaptiv de control dimensional

Principalele surse de erori la utilizarea capului de masurare cu laser cu spot punctiform:

Reflexivitatea suprafetei masurate

Senzorul laser prezentat mai sus evalueaza in principal partea difuza a luminii reflectate (figura 7.18.).

Figura 7.18. Factorul de reflexie pe suprafata tinta

O evaluare exacta a factorului minim de reflexie este foarte dificil de realizat. Pentru compensarea erorilor datorate factorului de reflexie a suprafetelor neregulate se determina intensitatea reflexiei difuze din semnalul camerei CCD, in timp real si se compenseaza fluctuatia de intensitate. Acest senzor nu este recom andat pentru masurarea suprafetelor transparente.

Diferente de culoare:

Diferente de culoare combinate cu diferente de penetrare a radiatiei laser in material, determina modificarea dimensiunii spotului de masurare si afecteaza linearitatea senzorului. Senzorul este calibrat pentru materiale cu suprafete albe.

Pentru a se analiza modul in care culoarea pieselor influenteaza masurarea prin scanare laser s-au utilizat mai multe tipuri de piese:

piesa din otel rectificat, brunat (piesa lucioasa de culoare neagra);

o piesa din formă paralelipipedică, dintr-un aliaj de aluminiu, mata (nu exista reflexii secundare);

o piesa pe care s-au aplicat benzi adezive diferit colorate (rosu, negru, alb, albastru) care a fost scanata cu sistemul de masurare prin contact si apoi cu cel fara contact.

Comparand rezultatele obținute s-a constatat că scanarea culorii albe a dat cel mai bun rezultat (precizia maxima). Clasamentul culorilor în funcție de precizia scanării, plasează pe locul doi culoarea roșie, urmată de culoarea albastră iar pe ultimul loc se află culoarea neagră. Astfel se poate concluziona că la scanarea unei suprafețe colorate în alb, măsurarea este cea mai precisă, pe când la scanarea unei suprafețe de culoare neagră măsurarea are precizia cea mai scăzută.

Temperatura – inainte de utilizare trebuie uniformizata temperatura senzorului (min. 20 min).

Vibratii mecanice – pentru domeniul de rezolutii micrometrice sau submicrometrice, trebuie acordata atentie speciala eliminarii vibratiilor din mediu si din sistem.

Calitatea suprafetei – la masurarea suprafetelor rugoase apare fenomenul de “zgomot de suprafata”. Acest efect se poate reduce prin medierea rezultatelor.

Influenta unghiurilor – inclinarea suprafetelor in jurul axelor X si Y introduce erori conform tabelului de mai jos. Influenta unghiului depinde deasemenea de reflectivitatea suprafetei (figura 7.19.).

Tabel 6.3.

Figura 7.19. Influenta unghiurilor la masurarea cu senzorul laser cu spot punctiform bazat pe principiul triangulatiei optice

Pozitionarea senzorului – scanarea trebuie facuta pe directia de prelucrare a suprafetei. Pentru suprafetele cu gauri sau canale senzorul este pozitionat astfel incat muchiile sa nu obtureze spotul (figura 7.20.).

Figura 7.20. Pozitionarea senzorului pentru suprafete cu gauri si canale

7.5.Prelucrarea datelor de masurare

Etapele principale ale procesului de prelucrare a informatiilor primare sunt:

achizitia semnalelor din proces;

adaptarea nivelului semnalului la valorile de intrare ale echipamentului de calcul;

conversia analog-digitala a semnalelor (precum si esantionarea/memorarea semnalului);

procesarea esantioanelor;

înregistrarea si afisarea (optional) a semnalelor achizitionate.

Sistemul informatic a fost conceput astfel încât sa fie deschis extinderilor ulterioare cantitative (mai multi parametrii), dar si calitative (grafica, precizie).

Sistemul de achizitie si prelucrare date este format din:

calculator cu sistem de operare Windows;

placă de achiziție-distribuție a datelor;

senzor laser;

bloc electronic de alimentare si comanda a elementelor de executie;

interfete si controleri pentru senzorii de masurare.

Pe calculatorul echipamentului ruleaza programul de operare si masurare. Pentru reconstructia suprafetei masurate este necesara segmentarea domeniului functie de configuratia locala a suprafetei.

In principal exista 3 variante de algoritmi de segmentare a domeniului:

segmentarea bazata pe muchii;

segmentarea bazata pe suprafete;

segmentarea bazata pe linia scanata.

Echipamentul realizat se bazeaza pe metoda segmentarii pe baza liniei scanate. Principiul de masurare consta in masurarea coordonatelor Z ale punctelor de pe suprafata piesei si prezentarea acestora sub forma : z = f(x,y), unde x1xx2 si y1yy2. Sistemul permite doar masurarea suprafetelor pentru care exista doar o singura valoare z pentru fiecare pereche de coordonate (x,y).

Programul de operare a fost structurat astfel incat la pornire sa se afiseaza ecranul de efectuare a masuratorilor (figura 7.21.).

Figura 7.21. Ecran de pornire

Pentru a efectua o masuratoare se procedeaza astfel:

Se aduce palpatorul in zona de masurare cu ajutorul comenzilor de deplasare pe axele X si Y si se introduce in campul de masurare prin actionarea manuala a saniei verticale

Se reseteaza Axele (cu ajutorul butonului Reset) (figura 7.22.).

Se stabilesc parametrii de masurat: viteza de deplasare pe fiecare axa, lungimea de scanat pe axele X si Y si incrementeul cu care se va face deplasarea pe axa Y si incrementul la care se vor lua puncte pentru axa X (figura 7.22.).

Figura 7.22. Setarea parametrilor de masurare

Se porneste masuratoarea prin apasarea butonului „Start Masurare” si se asteapta terminarea masuratori. In lista „Lista Sectiuni“ se vor afisa Sectiunile masurate si in zona grafica se vor afisa punctele culese (figura 7.23.).

Figura 7.23. Afisarea punctelor masurate si a sectiunilor scanate

Prelucrarea datelor necesita parcurgerea urmatorilor pasi:

Filtrarea Datelor – In timpul inregistrarii datelor e posibil ca asa apara perturbatii in transmiterea datelor. Pentru a le elimina se va folosi comanda din bara de meniu Change –> Filtreaza Date Culese. Datele sunt acum filtrate si perturbatiile eliminate.

Se vizualizeaza intregul set de date prin apasarea corespunzatoare a butoanelor (de pe bara de scule) si a barelor derulante de pe marginea ferestrei (figura 7.24.).

Figura 7.24. Vizualizarea intregului profil masurat

Se translateaza setul de date in mijlocul desenului pentru a usura prelucrarea ulterioara; pentru aceasta se da comanda Change –> Translateaza Puncte. Se va afisa urmatoarea caseta de dialog (figura 7.25.. – 7.26.).

Figura 7.25. Caseta de dialog pentru translatarea profilului

Se introduc valorile de translatare si se apasa butonul OK.

Figura 7.26. Profil translatat

Se realizeaza aproximarea profilului cu ajutorul metodei celor mai mici patrate. Pentru aceasta se selecteaza elementul geometric dorit a se aproxima din bara de scule specifice si apoi se puncteaza cu ajutorul reticulului coordonatele X intre care se afla punctele ce se doresc aproxima (figura 7.27.).

Figura 7.27. Selectarea elementului geometric de aproximare

Se ascund punctele folosite la aproximarea profilului (cu butonul ); vor ramane pe ecran numai segmentele de dreapta aproximate (figura 7.28. – 7.29.)

Figura 7.28. Profil masurat

Figura 7.29. Profil cu punctele de masurare ascunse

In continuare se realizeaza continuitatea profilului prin extinderea fiecarui segment de dreapta pana la punctul de intersectie comun cu segmentul urmator. Pentru aceasta se da comanda Draw –> Extinde si se puncteaza cu mouseul segmentele invecinate (figura 7.30.).

Figura 7.30. Profil extins (continuu)

Prin utilizarea comenzii Change–>Generare Corp 3D, se construieste modelul 3D din sectiunile masurate.

Figura 7.31. Suprafata 3D

Fiecare dintre sectinile masurate se pot cota prin folosire comenzilor Draw –> Orizontal pentru cote aliniate orizontale si Draw –> Vertical pentru cote aliniate vertical (figura 7.32.).

Figura 7.33. Cotarea profilului intr-o sectiune masurata

Pentru o cotare cat mai precisa se pot folosi elementele de filtrare la selectarea punctelor de cotare:

Butonul pentru a selecta punctul de mijloc al unui segment;

Butonul pentru a selecta centrul unui cerc sau arc de cerc ;

Butonul pentru a selecta punctul de sfarsit al unui segment (care este cel mai apropiat de punctul marcat cu mouse-ul).

CAPITOLUL 8

Cercetari experimentale

8.1.Modul de desfășurare a încercărilor și experimentărilor

Experimentarile au fost facute in laboratorul MMI 2 din INCDMTM. Incercarile metrologice necesare verificarii etalonului, ghidajelor si altor repere de precizie s-au realizat in laboratorul de incercari metrologice din INCDMTM.

Activitatea de experimentare a produsului a început prin verificarea legăturilor dintre echipamentul propriu zis de măsurare a suprafetelor și calculator, alimentarea la rețea prin priză cu legare la pământ si la sursa de aer indtrumentar.

8.2.Verificarea masei

Verificarea masei s-a realizat cu ajutorul unui cântar semiautomat cu domeniul de măsurare de min. 120 kg și valoarea diviziunii de max 50g. Masa dispozitivului fǎrǎ calculator si monitor este de 96,50 Kg.

Concluzie: Produsul corespunde. Verificarea masei este importanta deoarece echipamentul este sprijinit pe picioare pneumatice pentru absorbtia vibratiilor.

8.3.Verificarea intervalului de deplasare pe axa z

Verificarea intervalului de deplasarea pe verticala s-a realizat acționând surubul de deplasare a saniei verticala in pozitie limita inferioara si limita superioara si masurand cu ajutorul unui bloc de cale distantele saniei verticale fata de masa de masurare. Diferenta dintre cele 2 pozitii trebuie sa fie minim 100 mm.

Valorile masurate au fost urmatoarele: Lmax = 346 mm; Lmin = 239,4 mm. Intervalul de deplasare este: Lmax-Lmin=106,6 mm.

Concluzie: Produsul corespunde cerintelor din specificatia tehnica privind intervalul de deplasare pe directie verticala.

8.4.Verificarea intervalelor de masurare pe directiile X, Y

Cu sania verticala in pozitie ridiata, s-a montat capul de masurare prin palpare. S-a actionat coborarea liftului pneumatic pentru coborarea palpatorului. S-a deplasat sania verticala pana ce palpatorul a intrat in contact cu suprafata mesei de masurare si intrarea palpatorului in campul de masurare. S-a ridicat manual palpatorul si s-a introdus sub el o cala plan paralela de 50 mm. Afisajul de pe monitor arata ca traductorul permite masurarea acestei cale, deci traductorul acopera intervalul de masurare de 50 mm.

S-a inlocuit capul de masurare de contact cu cel fara contact. S-a coborat sania verticala pana la o distanta de cca 170 mm fata de masa de masurare (pana cand traductorul laser incepe sa masoare. S-a introdus sub traductor o cala de 100 mm si s-a constatat ca traductorul este inca in campul de masurare.

Concluzie: Produsul corespnde cerintelor din specificatia tehnica privind intervalul de masurare pe directie verticala.

Pentru determinarea intervalului de masurare pe directie transversala si longitudinala s-a actionat deplasarea saniilor corespunzatoare de la un capat la altul al cursei si s-au urmarit pe monitor indicatia coordonatelor X si Y.

Concluzii: – intervalul de deplasare pe axa Y este 171,5 mm,

– intervalul de deplasare si masurare a saniei transversale este 100 mm.

8.5.Verificarea deplasarii pe directie longitudinala

Verificarea deplasarii pe directie longitudinala s-a realizat urmarind deplasarea saniei longitudinale pe toata cursa. Deplasare trebuie sa se faca lin, continuu, fara socuri sau intepeniri. Viteza de deplasare s-a determinat măsurând timpul de deplasare a saniei între pe o distanță cunoscută. Pentru măsurarea timpului s-a utilizat un cronometru cu rezoluție de 0,1s.

Deplasarea saniei a fost masurata cu um comparator digital, cu vloarea diviziunii de 0,001 mm si interval de masurare de 50 mm, fixat intr-un suport magnetic. Suportul magnetic a fost fixat pe portalul echipamentului, iar comparatorul a urmarit deplasarea saniei longitudinale.

Rezultate: sania longitudinala a parcurs 25 mm in 25,49 sec. Rezulta ca viteza maxima a saniei longitudinale este: v=25 mm/25,49 sec = 0,98 mm/s.

Concluzii: Deplasarea saniei longitudinale se realizeaza lin, lent si continuu, fara poticnisi sau intepeniri si fara vibratii excesive.

Viteza maxima de masurare (la tensiunea de 12 V) este de 0,98 mm/s.

Daca se reduce tensiunea de alimentare viteza scade.

8.6.Verificarea deplasarii pe directie transversala

Verificarea deplasarii pe directie transversala s-a realizat urmarind modul de deplasare a saniei transversale pe toata cursa.

Viteza de deplasare s-a determinat măsurând timpul de deplasare a saniei transversale între două pozitii aflate la o distanță cunoscută. Pentru măsurarea timpului s-a utilizat un cronometru cu rezoluție de minim 0,1s.

Deplasarea saniei a fost masurata cu um comparator digital, cu vloarea diviziunii de 0,001 mm si interval de masurare de 50 mm, fixat intr-un suport magnetic. Suportul magnetic a fost fixat pe batiul echipamentului, iar comparatorul a urmarit deplasarea saniei transversale.

Rezultate: sania transversala a parcurs 25 mm in 16,6 sec. Rezulta ca viteza maxima a saniei transversale este: v=25 mm/16,6 sec = 1,5 mm/s.

Concluzii: Deplasarea saniilor longitudinala si transversala se realizeaza lin, continuu, fara socuri sau intepeniri. Vitezele de deplasare corespund specificatiei tehnice.

8.7.Verificarea planitatii mesei de asezare a pieselor

Verificarea planeitatii mesei s-a realiuzat masurand planitatea mesei de masurare pe o masina de masurat in coordonate Leitz cu rezolutie 50 nm m.

Rezultat: Planitatea mesei este 0,006 mm. S-a determinat si paralelismul dintre suprafata de asezare a piesei si suprafata de asezare a mesei pe sania transversala. Valoarea masurata a fost: 0,005 mm.

Concluzii: masa de masurare corespunde cerintelor din specificatia tehnica.

8.8.Verificarea paralelismului directiei de deplasare longitudinala fata de planul mesei de masurare

Verificarea paralelismului directiei de deplasare longitudinala fata de planul mesei de masurare s-a realizat astfel:

s-a pozitionat un traductor digital de masurare cu rezolutia 1m intr-un suport magnetic. S-a fixat suportul magnetic pe sania longitudinala iar palpatorul traductorului in contact cu suprafata batiului echipamentului.

s-a actionat deplasarea saniei longitudinale si s-au urmarit indicatiile comparatorului digital. S-au notat cea mai mica si cea mai mare valoare.

Rezultat: La prima verificare, eroarea de paralelism a fost foarte masre (9,65 mm).

S-au repetat verificarile de mai multe ori introducand sup suportul portalului diversi distantieri pana ce eroarea de paralelism a deplasarii longitudinale fata de masa de masurare a fost de 0,08 mm.

S-au strans suruburile de fixare a portalului si s-a repetat verificarea.

Rezultat final: Paralelismul directiei de deplasare longitudinala fata de planul mesei de masurare este 0,008 mm. In timpul probelor s-a constatat o crestere luniara si repetabila a valorilor indicate de comparator, in sens crescator la deplasarea de la stanga la dreapta si descrescator la deplasarea de la dreapta la stanga. Acest lucru permite compensarea influentei acestei valori prin programul de masurare.

8.9.Verificarea paralelismului directiei de deplasare transversala fata de planul mesei de masurare

Verificarea paralelismului directiei de deplasare transversala fata de planul mesei de masurare s-a realizat cu ajutorul unui comparator digital cu valoarea diviziunii de 0,001 mm, fixat intr-un suport magnetic. Suportul magnetic s-a fixat pe sania longitudinala. Palpatorul comparatorului s-a adus in contact cu suprafata mesei de masurare. S-a comandat deplasarea saniei transversale si s-au urmarit indicatiile comparatrului.

Diferenta dintre valoarea minima si maxima a comparatorului reprezinta abaterea de paralelism dintre directia de deplasare a saniei trensversale fata de planul mesei de masurare.

Rezultatul verificarii: Comparatorul a indicat o crestere constanta de la 0 la 6 m. Aceasta abatere poate fi determinata de abaterea de planitate a batiului. Valoarea acestei abateri este acceptabila. Valoarea crescand liniar pe cursa de 100 mm a saniei, poate fi compensata prin programul de masurare pentru a diminua influenta ei asupra preciziei de masurare.

8.10.Verificarea perpendicularitatii directiilor de deplasare transversala si longitudinala

Verificarea perpendicularitatii directiilor de deplasare transversala si longitudinalas-a realizat astfel:

s-a pozitionat un traductor digital de masurare (Mitutoy) cu rezolutia 1m si interval de masurare 2 mm intr-un suport magnetic. S-a fixat suportul magnetic pe sania longitudinala;

s-a pozitionat pe masa de masurare un echer din andezit cl.1, cu una din cele 2 suprafete perpendiculare aproximativ paralela cu axa x;

s-a adus palpatorul comparatorului in contact cu aceasta suprafata a echerului si s-a actionat sania longitudinala ajustand pozitia echerului astfel incat indicatiile traductorului sa arate o deplasare paralela cu suprafata palpata;

s-a pastrat pozitia echetului si s-a adus palpatorul comparatorului in contact cu latura echerului orientata pe directia de deplasare transversala;

s-a comandat deplasarea saniei transversale (sania longitudinala fiind fixa) si s-au urmarit indicatiile comparatorului digital, determinandu-se abaterea de perpendicularitate dintre cele 2 directii de deplasare.

Rezultatul verificarii: abaterea de perpendicularitate a directiilor de masurare longitudinala si transversala a fost la prima verificare mare (0,2 mm). S-au slabit suruburile de fixare ale mesei s-a ajustat pozitia si s-au repetat verificarile. Aceasta operatie a fost repetata de mai multe ori pana cand s-a obtinut o valoare acceptabila a abaterii de perpendicularitate (0,007 mm).In aceasta pozitie, cu suruburile de fixare stranse, au fost introduse 2 stifturi de pozitionare pentru a asigura mentinerea pozitiei saniei in timp. Dupa stiftuire s-au repetat verificarile pentru a se constata daca pozitia mesei transversale a ramas neschimbata. Rezultatul verificarii finale a demonstrat ca abaterea de perpendicularitate a celor 2 directii de miscare este de 0,007 mm.

8.11.Verificarea rezoluției la masurarea pe directie vertiala

8.11.1.Verificarea rezolutiei capului de masura cu contact

Pentru verificarea rezolutiei capului de masurare cu contact (figura 8.1.) s-au parcurs urmatorii pasi:

s-a montat capul de masurare pe echipament, prin intermediul stifturilor de pozitionare si a suruburilor de fixare corespunzatoare, sania verticala fiind in pozitia limita superioara;

s-a conectat mufa traductorului la blocul electronic;

s-a conectat cilindrul liftului de ridicare la reguatorul de presiune si la electrovalva;

s-a selectat metoda de masurare (masurare cu contact).

s-a comandat electrovalva pentru eliberarea palpatorului;

s-a deplasat capul de masurare pe verticala pana cand palpatorul a intrat in campul de masurare si pe monitorul echipamentului s-au urmarit indicatiile din campul de masurare pe axa Z. Sdeplasand cu viteza mica sania verticala s-a urmarit sensibilitatea masurarilor pe axa Z.

Rezultat: Valorile indicate au fost permanent multiplu de 0,0005 mm, deci rezolutia este conforma cu specificatia tehnica.

8.11.2.Verificarea rezolutiei capului de masura cu contact

Pentru verificarea rezolutiei capului de masurare fara contact, cu spot punctiform (figura 8.2.) s-au parcurs urmatorii pasi:

s-a montat capul de masurare pe echipament, cu sania verticala in pozitie limita superioara;

s-a selectat metoda de masurare (masurare fara contact).

s-a conectat mufa traductorului la blocul electronic;

s-a comandat start masurare;

s-a deplasat capul de masurare pe verticala (prin actionarea manuala a saniei verticale) pana cand palpatorul optic a intrat in campul de masurare. S-a deplasat in continuare sania verticala cu viteza mica si pe monitorul echipamentului s-au urmarit indicatiile din campul de masurate pe axa Z.

Rezultat: Valorile indicate au fost permanent multiplu 0,005 mm lucru care demonstreaza ca rezolutia este 5 m, conform specificatiei tehnice.

8.12.Verificarea rezoluției la masurarea pe directie longitudinala

Verificarea rezolutiei la masurare pe directie longitudinala s-a realizat prin:

s-a comandat deplasarea saniei longitudinale;

pe monitorul echipamentului s-au urmarit indicatiile din campul care indica valorile masurate pe axa X (fig.4).

Rezultat: Valorile indicate in campul de masurare pe directia x au fost permanent multiplu de 0,001 mm. Deci rezolutia de masurare corespunde specificatiei tehnice.

8.13.Verificarea incrementului de deplasare pe directie transversala

Verificarea incrementului de deplasare pe directie transversala s-a realizat astfel:

s-a comandat deplasarea saniei transversale;

pe monitorul echipamentului s-au urmarit indicatiile din campul care indica valorile masurate pe axa Y (fig.4).

Rezultat: Valorile indicate pe monitor au fost multiplu al incrementului de deplasare pe axa y.

Figura 8.3. Campurile de indicare a valorilor masurate

8.14.Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie verticala

Verificarea s-a realizat pentru fiecare din capetele de masurare. Pentru fiecare cap de masurare s-au masurat 5 blocuri de cale de cate 11 ori. Rezultatele verificarilor sunt trecute in tabelul 8.1. pentru traductorul de masurare cu contact si tabelul 8.2. pentru traductorul de masurare fara contact. Masuratorile s-au realizat in regim static.

Inainte de inceperea masuratorilor, s-a adus traductorul in campul de masurare si s-a rotit usor sistemul de inclinare a capului de masurare in ambele sensuri pentru a se determina punctul de minim corespunzator pozitiei perpendiculare a traductorului pe suprafata de masurare. Masuratorile s-au efectuat pentru ambele directii de masurare (valori crescatoare si valori descrescatoare).

Tabelul 8.1.

Eroarea de masurare maxima este: zmax=0,002 mm. Cele 3 valori marcate s-au considerat a fi erori de procedura si s-au eliminat (traductorul s-a asezat pe cale cu un mic soc).

Abaterea standard experimentala pentru un nivel de incredere p= 0,8 s-a calculat cu relatia:

(8.1.)

Unde Zi = valoarea măsurată indicată pe display.

(8.2.)

Unde n = numarul de masuratori efecuate (n=11)

Abaterea standard experimentala a mediei se calculeaza cu relatia:

(8.3.)

Tabelul 8.2.

Erorile de masurare maxime sunt: -0,012 mm si +0,030 mm. Pentru determinarea erorii de masurare cu senzorul laser s-a folosit medierea prin miscare (Moving average) cu factor de mediere N=128. Abaterea standard experimentala pentru un nivel de incredere p= 0,8, media valorilor masurate si abaterea standard experimentala a mediei s-au calculat cu relatiile 8.1. si 8.2..

8.15.Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie longitudinala

Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie longitudinala s-a realizat cu ajutorul unui traductor digital cu interval de masurare de 100 mm si rezolutia de 1 m.

Acest traductor de masurare s-a fixat intr-un suport magnetic. Suportul magnetic s-a fixat pe portal iar palpatorul traductorului a fost adus in contact cu sania longitudinala astfel incat sa urmareasca deplasarea acesteia. S-a deplasat sania longitudinala in 9 intervale. S-au citit cele 10 valori corespnzatoare intervalelor de deplasare atat pe traductorul digital cat si pe monitorul calculatorului echipamentului. Citirile s-au facut in aceleasi puncte atat la deplasarea saniei intr-un sens cat si in celalalt. Verificarile s-au repetat de 11 ori.

Diferenta dinte valoarile masurate pe afisajul traductorului (considerat etalon) si valorile masurate pe displayul echipamentului verificat reprezinta eroarea de masurar: X= Xm-X unde:

Xm – este valoare masurata de echipament pe directie longitudinala;

X – este valoarea nominala a cotei masurate (citita pe traductorul etalon).

Abaterea standard experimentala pentru un nivel de incredere p= 0,8 se determina cu relatia:

(8.4.)

Unde: Xi este valoarea măsurată indicată pe display

(8.5.)

n = numarul de masuratori efecuate (n=10)

Abaterea standard experimentala a mediei se calculeaza cu relatia:

(8.6.)

Rezultatul verificarilor cu traductorul de masura fara contact este prezentat in tabelul 8.3..

Tabelul 8.3.

Erorile de masurare maxime sunt: -0,004mm si +0,005 mm. Abaterea standard experimentala pentru un nivel de incredere p= 0,8, media valorilor masurate si abaterea standard experimentala a mediei s-au calculat cu relatiile 8.4. si 8.6..

8.16.Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie transversala

Verificarea erorii de repetabilitate si justete la masurarea pe directie transversala se realizeaza cu cu ajutorul unui traductor digital cu interval de masurare de 100 mm si rezolutia de 1 m

Acest traductor de masurare s-a fixat intr-un suport magnetic. Suportul magnetic s-a fixat pe portal iar palpatorul traductorului a fost adus in contact cu sania longitudinala astfel incat sa urmareasca deplasarea acesteia. S-a deplasat sania transversal in 9 intervale. S-au citit cele 10 valori corespnzatoare intervalelor de deplasare atat pe traductorul digital cat si pe monitorul calculatorului echipamentului. Citirile s-au facut in aceleasi puncte atat la deplasarea saniei intr-un sens cat si in celalalt. Verificarile s-au repetat de 11 ori.

Tabelul 8.4.

Eroarea maxima de pozitionare la deplasarea in ambele sensuri este 0,002 mm, cea ce corespunde specificatiei tehnice.

Abaterea standard experimentala pentru un nivel de incredere p= 0,8, media valorilor masurate si abaterea standard experimentala a mediei s-au calculat cu relatii similare relatiilor 8.4. si 8.6..

8.17.Verificarea fortei de masurare a palpatorului de masurare cu contact

Verificarea fortei de masurare a palpatorului de masurare cu contact s-a realizat cu ajutorul unui dinamometru cu pârghie, cu intervalul de masurae de 10 N, masurand forta necesara desprinderii palpatorului in plan vertical, cand cilindrul pneumatic al liftului de indicare este in pozitie coborata (palpatorul de deplaseaza liber). Forta masurata este 7,2 N.

8.18.Verificarea greutatii maxime a piesei de masurat

Verificarea greutatii maxime a piesei de masurat s-a realizat pozitionand pe masa de masurare o greutate de 20 Kg. S-a urmarit deplasarea libera, fara intepeniri si poticniri a saniei transversale. Sania transversala suportand greutati pana la 20Kg fara a deteriora calitatea deplasarii pe axa Y.

8.19.Verificarea funcțiilor programului

Verificarea funcțiilor programului s-a realizat prin rularea programelor, avându-se în vedere următoarele:

desfășurarea corespunzătoare a dialogului operator – calculator în vederea lansării programului;

achiziția corectă a datelor de la traductoare;

afișarea corespunzătoare a rezultatelor prelucrărilor specifice conform opțiunilor operatorului.

Pentru demonstareaa functionalitatii echipamentului s-a utilizat in etalon in trepte, masurat metrologic (figura 8.4.). S-au efectuat masuratori in zona marcata cu linie punctata. Etalonul a fost asezat pe masa masinii si aliniat fata de directia de masurare longitudinala. Masuratorile s-au efectuat cu capul de masurare cu palpare non contact.

Fiind vorba de un profil metalic, pentru stabilizarea profilului masurat s-a utilizat metoda de mediere prin miscare (Moving average) cu factor de mediere N=128. Pentru scurtarea duratei incercarii realizate, s-a utilizat un increment de deplasare pe directie transversala egal cu 1 mm.

Figura 8.4. Etalon masurat

CAPITOLUL 9

Concluzii. Contributii proprii. Moduri de

valorificare a rezultatelor. Directii viitoare de cercetare.

9.1. Concluzii

Paradigma cercetarii mecatronice a permis abordarea tuturor problematicilor si a reprezentat alegerea optima pentru proiectarea sistemelor modulare si adaptive de control dimensional.

Prin conceptul original integrat conceput de catre doctorand, a unei arhitecturi de sistem modular si adaptiv de control dimensional inteligent si ultraprecis, au fost realizate integrari, prin fuziune tehnica si tehnologica ale mai multor sisteme, precum sistemul de pozitionare, sistemul de masurare si sistemul decizional de validare.

De asemenea s-a conceput si proiectat in cadrul capitolului unu un concept metodologic nou, prin aplicarea careia s-a realizat solutii originale privind studiul metodelor si mixului de senzori – traductoare – software, utilizat pentru controlul dimensional inteligent ultraprecis pe fluxul de fabricatie flexibil.

Printr-un mix de studii si contributii originale in cadrul capitolului doi s-a realizat identificarea si clasificarea de familii de arhitecturi geometrice pentru repere masurabile si pentru tipuri de masuratori inteligente intalnite in cadrul proceselor tehnologice in functie de frecventa lor.

Prin aplicarea unor proceduri si analize mix, in cadrul capitolului trei s-au realizat in solutii originale analiza configuratiilor posibile de elaborare de structuri flexibile de control dimensional inteligent ultraprecis care au capabilitate de adaptare la variatii geometrice ale reperelor in cadrul uneia sau mai multor familii de arhitecturi geometrice, privind tehnologiile inteligente, sistemele tehnologice integrate, ghidajele si sistemele mecatronice de transmitere a miscari, sistemele propriu zise de masurare si control dimensional cu caracteristicile si configuratiile optime, sisteme mecatronice de control dimensional pe flux cu brate articulate si roboti de masurare dar si cu analiza raportului cost – performante privind sistemele mecatronice pentru analiza deformarii reperelor, a sistemelor mecatronice 3D si a aplicatiilor noi din domeniul auto care utilizeaza camere pentru realizarea controlului dimensional.

Prin crearea si proiectarea de solutii originale in cadrul capitolului patru au fost stabilite configuratii optime capabile adaptarii rapide a sistemelor de control dimensional la schimbari de fabricatie in „rafale”, solutii noi de sisteme mecatronice de masurare si control dimensional cu scheme cinemato-functionale si de constructie ansamblu, precum si noi concepte si solutii obtinute prin simulare pentru arhitecturi constructive si inteligente atat pentru control dimensional 3D cat si pentru control mecatronic integrat.

Prin dezvoltarea si aplicarea de noi concepte specifice problematicii tezei, in capitolul cinci s-au conceput si realizat configuratii optime de sisteme modulare si adaptive de control dimensional, precum teleservice-ul si telecontrolul, telemonitorizarea, telediagnoza si telementenanta, noi configuratii hardware ca modele experimentale, noi programe software prin intermediul automatului programabil (P.L.C.) si validarea acestora prin noi programe de teleservice executabile pe platforme P.C. si bazate pe browser sub forma de pagina web, programe noi folosite la testare si experimentari, prin metoda unitara, big bang si integrare progresiva.

O noua conceptie a modelului virtual de sistem modular si adaptiv de control dimensional a fost realizata in cadrul capitolului sase prin stabilirea principiilor si conceptelor fundamentale unui model virtual, descrierea cinematica a sistemului modular si adaptiv si prin analiza mobilitatii sistemului.

In continuare s-a realizat in cadrul capitolului sapte, in conceptie si solutie constructiva originala modelul experimental al sistemului modular si adaptiv de control dimensional, prin realizarea descrierii generale, proiectarii modelului experimental cu structura si solutiile constructive, cu constructia de sisteme de deplasare si ghidare, cu integrarea unui nou principiu de masurare, folosindu-se sistemul laser de masurare si control dimensional, si determinandu-se datele de masurare si inclusiv a datelor de masurare.

Prin activitati specifice cercetarii experimentale in cadrul capitolului 8 al tezei s-a realizat o procedura specifica pentru incercari si experimentari privind realizarea verificarilor pentru intervalele de masurare intr-un spatiu 3D pentru intervalul de deplasare pe verticala, privind palpatorii in campul de masurare, privind deplasarile pe directia longitudinala si transversala, privind planeitate mesei, prvind paralelismul directie de masurare fata de planul mesei, privind rezolutia la masurare pe verticala, privind incrementul de deplasare pe directie transversala, privind eroarea de repetabilitate si justete pe trei directii (verticala, transversala, longitudinala) si verificarea functiilor programului pentru procesul de masurare.

In finalul tezei s-a concluzionat ca pentru a realiza o pozitionare cat mai precisa se recomanda a se realiza la viteze si frecvente cat mai mari si fara frecare, utilizarea de sisteme in structuri ierarhice distribuite conectate la calculatoare si PLC-uri si utilizand hardware si software adecvat si adaptiv.

9.2. Contributii proprii

Pornind de la capitolul introductiv in care am analizat bazele tehnicii masurarii, tehnicii si sisteme de masurare am realizat:

un studiu comparativ aprofundat bazat pe caracteristici tehnice si firme producatoare privitor la senzorii si traductoarele utilizate la sistemele de masurare si control dimensional;

o clasificare a senzorilor si traductorilor utilizati in aplicatii industriale in functie de tipul aplicatiei (traductori si senzori de deplasare si pozitie liniari, traductori pneumo-electronici si echipamente video.);

o analiza sintetica a sistemelor de control in domeniul masurarilor si controlului dimensional care a vizat principalele directii de dezvoltare: calculatoare, microprocesoare, automate programabile (P.L.C. si P.A.C.) si sisteme configurabile tip F.P.G.A. (Field Programmable gate array);

prezentarea de arhitecturi de sisteme de senzori traductoare, controlere si calculatoare, evidentiindu-se cele doua arhitecturi (arhitectura de sisteme utilizate in productie pentru contrulul dimensional al pieselor implementat la compania S.C. DACIA S.A. ) utilizand traductori pneumo-electronici, respectiv sisteme de marcare cu camera, la care am realizat partea fizica – interconectarea componentelor electronice si testarea sistemului de masurare.

O etapa importanta a demersului de cercetare a constat in identificarea si clasificarea familiilor de arhitecturi geometrice pentru repere masurabile, precum si a tipurilor de msurari inteligente intalnite in functie de frecventa lor. In acest scop am realizat:

o analiza privind arhitectura geometrica a reperelor masurabile incluzand si clasificarea si gruparea tipurilor de piese masurabile;

un studiu privind masurari inteligente, metode inteligente de masurare;

stabilirea tipurilor de parametri ai sistemului inteligent de masurare.

In cadrul tezei am acordat o atentie marita elaborarii de structuri flexibile de sisteme de masurare de control inteligen precis capabil sa se adapteze la arhitecturi geometrice diferite a reperelor industriale. In acest scop am realizat:

pornind de la definirea conceptului tehnologiilor inteligente integrate, am sintetizat tipuri de sisteme tehnologice integrate (sisteme inteligente pentru masurare si verificare in domeniul auto, sisteme robotice de control integrat in configuratii flexibile de prelucrare si asamblare);

o descriere a ghidajelor si sistemelor mecatronice de transmitere a miscarii cu precizarea tipurilor si caracteristicilor tehnice ale acestora;

o descriere sintetica a sistemelor de masurare si control dimensional, particularizand prind descrierea caracteristicilor principale ale unui sistem mecatronic de masurare, precum si definirea configuratiilor optime de masurare si control dimensional inteligent si ultraprecis;

o prezentare a sistemele mecatronice de control dimensional pe flux, cu particularizari privind aplicatii industriale de control dimensional care utilizeaza brate articulate, respectiv roboti de masurare;

analizarea raportului cost-performante pentru un caz particular (brate articulate), necesar in etapa de achizitie in cadrul unui proiect in derulare in INCDMTM;

prezentarea sintetica a sistemelor mecatronice pentru analiza deformarii reperelor;

prezentarea sistemelor mecatronice 3D;

prezentarea tipurilor de aplicatii de control dimensional din domeniul auto (aplicatii privind masurare inelelor de masurare cu camera video, respectiv aplicatii cu camera video privind masurarea de precizie a pinilor de la centura de siguranta).

O contributie majora in aceasta etapa de dezvoltare a tezei de doctorat a fost proiectarea si realizarea unui dispozitiv de control dimensional al unui reper din industria auto, pentru care am modelat elementele de asezare si centrare ale respectivului reper, precum si dispozitivele de control specifice utilizand softul de proiectare 3D SolidWorks.

Aplicatia a fost realizata si livrata la S.C. DACIA S.A. si a fost integrata in linia de fabricatie.

Un factor critic in stabilirea configuratiei optime pentru adaptarea rapida a sistemului de control dimensional la schimbari de fabricatie in rafala este raportulul cost performanta. In functie de acest raport schema cinematica a unui sistem mecatronic modular si adaptiv de control dimensional poate fi materializata fizic in diverse modalitati. In acest scop am descris si exemplificat in cadrul tezei de doctorat 3 aplicatii, din care doua realizate partial sau total cu modulele prezentate in cadrul tezei:

sistem mecatronic in consola pentru control dimensional X-Y-Z;

sistem inteligent mecatronic X-Y-Z-R;

sistem mecatronic integrat.

O alta directie de analiza in vederea conceperii si realizarii unei configuratii optime de sistem de control dimensional ultraprecis este cea legata de teleservice – telecontrol, analizandu-se in ansamblu legate de telemonitorizare, telediagnoza, telementenanta si telecontrol. In acest scop au fost prezentate elemente de configurare a sistemelor mecatronice, care permit flexibilitate functionala, sub aspect al subansamblelor mecanice precum si al componentelor electronice programabile si software. Au fost descrise tehnologii de teleservice (telemonitorizare, telediagnoza si telementenanta) si telecontrol. Am realizat experimente pentru verificarea unor mici module software de test ce au fost ulterior dezvoltate în cadrul unui modelul experimental pentru selecția și localizarea senzorilor necesari monitorizării eficiente a stării sistemelor si anume:

modulul de achiziție și management al datelor;

extractorul de date;

identificatorul șablonului optim;

clasificatorul;

prognosticatorul;

evaluatorul de performanță al modulelor.

Am analizat si efectuat experimentari pentru:

instalatia de telecontrol si teleservice cu GPRS si router;

instalatia de telecontrol si teleservice cu GPRS GATEWAY;

instalatia de telecontrol si teleservice cu doua sisteme GPRS GATEWAY.

Acestea au fost analizate in scopul evidentierii posibilitatilor de modularizare si adaptabilitate, pentru a acoperii o plaja cat mai mare de aplicatii de control dimensional. In acelasi scop modulele software au fost elaborate in trei medii diferite de programare (Visual C, Java si LabVIEW).

Aceste aspecte au fost analizate pentru configuratia hardware al modelului experimental, pentru software-ul P.L.C.-ului, pentru software executabil pe o platforma P.C., pentru software executabil din orice browser sub forma de pagina web.

Toate informatiile obtinute in studiile de documentare si de analiza prezentate au fost utilizate in elaborarea unui model virtual pentru un sistem modular si adaptiv de control dimensional pe care l-am proiectat si realizat in cadrul INCDMTM.

Pe baza schemei cinematice generala a modelului virtual am descompus in doua subsisteme si am realizat schemele cinematice pentru fiecare subsistem, dupa care am analizat gradul de mobilitate al mecanismelor din cadrul fiecarui subsistem. Descrierea si analiza mobilitatii s-a facut atat pentru fiecare subsistem cat si pentru sistemul general.

Schema cinematica analizata anterior a fost implementata fizic in urma elaborarii in mediul de proiectare SolidWorks a documentatiei de executie pentru modelul experimental al sistemului modular si adaptiv de control dimensional si realizarii acestuia in cadrul INCDMTM.

Principalele parti componente (figura 9.1.) sunt:

Componente hardware:

batiul;

structura tip portal cu 2 coloane ;

sistemul de deplasare si pozitionare pe 3 directii rectangulare ;

2 capete de masurare interschimbabile, cu senzori diferiti;

unitatea electronica de comanda si control (pentru controlul elementelor mobile);

PC cu componente periferice si placa de achizitie date tip Sensoray pe 24 bit (producǎtor Touteelectric, Franta).

Compomente software: software dedicat.

Figura 9.1. Sistemului modular si adaptiv de control dimensional

Sistemul de deplasare si pozitionare pe 3 directii rectangulare este format din:

subansamblul de deplasare pe axa X este fixat pe traversa superioara a portalului. Acest subansamblu permite deplasarea capetelor de masurare cu viteza constanta pentru scanarea unei linii (sectiuni) pe suprafata piesei. In cazul utilizarii senzorului laser 2D, in timpul masurarii unei linii pe suprafata piesei nu este necesara deplasarea acestuia. Miscarea este generata de un minimotoreductor de curent continuu tip 3257G 012CR HEDS5540A-2 32/3-415:1 (producǎtor firma Faulhaber), alimentat la 12 V, cu raportul de transmisie de 415:1, care poate asigura o viteza constanta de max 1 mm/s. Miscarea este transmisa prin intermediul unui surub cu bile cuplat cu axul motorului prin intermediul unui cuplaj elastic cu membrana. Ghidarea saniei longitudinale (pe axa X) se face prin intermediul a 3 ghidaje liniare Hiwin (montate pe traversa superioara a portalului) cu carucioare cu bile recirculabile. Cursa de deplasare este de 160 mm. Masurarea deplasarii pe axa X este realizata cu ajutorul unui traductor liniar incremental cu valoarea incrementului de 0,1 m si intervalul de masurare 160 mm.

subansamblu de deplasare pe axa Y este format dintr-o masa de înaltă precizie, fixata pe batiul echipamentului si deplasabilǎ liniar prin intermediul unui motoreductor de curent continuu in bucla închisǎ. Piesele de masurat se aseaza pe aceasta masa. Dupa scanarea unui profil pe axa X, piesa este deplasata cu un increment prestabilit pe axa Y pentru scanarea unui nou profil pe axa X. Caracteristicile sistemului de deplasare pe axa Y sunt:

– increment minim de deplasare: 0,1m;

– interval de deplasare: 150 mm;

– viteza de deplasare: 1,5 mm/sec;

– repetabilitatea deplasarii: 0,2 μm;

– sistemul de deplasare este prevazut cu senzor magnetic de origine si senzor de capat de cursa.

subansamblu de deplasare pe axa Z este format dintr-o sanie verticala care poate fi deplasata manual prin intermediul unui mecanism surub-piulita. Acest sistem serveste la pozitionarea traductorului de scanare a suprafetei in plan vertical. intervalul de deplasare in plan vertical este de 100 mm.

palparea suprafetelor se poate realiza dupa cum urmeaza:

– prin palpare cu contact, prin intermediul unui traductor incremental liniar, cu palpator tip bila sau rola (interschimbabil, finctie de geometria suprafetei), cu urmatoarele caracteristici:

– interval de masurare: 50 mm;

– rezolutie: 0,0005 mm;

– este prevazut cu sistem pneumatic de ridicare la capat de cursa.

– prin palpare fara contact, prin metoda triangulatei optice, cu sensor laser cu spot punctiform, cu urmatoarele caracteristici:

– interval de masurare: 100 mm

– inceputul domeniului de masurare: 70 mm;

– linearitate: 30 μm;

– rezolutie: 5 μm (la 10 kHz fara mediere);

– viteza de esantionare: 10kHz;

– intensitatea maxima a luminii in mediul de masurare: 30,000lx;

– diametrul spotului:

– la inceputul domeniului de masurare: 230 μm;

– la mijlocul intervalului de masurare: 210 μm;

– la sfarsitul intervalului de masurare: 230 μm.

unitatea electronica de comanda si control conține sursa de alimentare, elementele de comandă și preluare a semnalelor traductoarelor si electrovalvei pentru ridicarea palpatorului traductorului incremental la capat de cursa. Prin intermediul blocului electronic sunt acționate comenzile principale ale aparatului (pornit, oprit, cursă măsurare, cursă revenire,etc). Semnalele măsurate sunt prelucrate de către calculator prin intermediul unui software specializat. Protocolul de măsurare și profilul măsurat pot fi stocate în memorie și scoase la imprimantă.

Functiile echipamentului sunt:

achizitia “norului de puncte” de pe suprafata masurata;

transmiterea si adaptarea semnalelor de la traductoare;

procesarea datelor;

reconstructia suprafetei;

compararea profilului masurat cu profilul teoretic;

prezentarea rezultatelor sub forma de harti spatiale si protocol de masurare.

Functionarea echipamentului se efectueaza dupa cum urmeaza:

Inainte de montarea unui din cele doua capete de masurare pe echipament, sania verticala este ridicata manual in pozitia superioara.

Capetele de masurare sunt montate fiecare pe cate un suport.

Dupa pozitionarea capului de masurare selectat, se pozitioneaza piesa de masurare pe masa echipamentului (fixata pe sania transversala), se orienteaza in pozitia dorita si se fixeaza cu bride, daca este cazul.

Daca s-a fixat capul de masurare cu contace, se comanda coborarea pneumatica a liftului de ridicare a palptorului. In acest moment palpatorul traductorului de masurare se pate deplasa pentru a asigura masurarea pe directie verticala a profilului.

Se coboara sania verticala pentru a aduce traductorul de masurare in domeniul de masurare.

Se roteste sistemul de orientare unghiulara intr-o parte si in cealalta pana cand se obtine valoarea minima a indicatiei (citita in campul destina masurarii pe verticala de pe monitorul echipamentului).

Se selecteaza parametrii de masurare: tip masurare (masurare cu contact su masurare fara contact), interval de deplasare pe directia x, interval de deplasare pe directia Y, increment de deplasare pe directia Y.

Se acționează butonul „START MĂSURARE”. După această comandă sania longitudinala se va deplasa pe distanța aleasă. La sfarsitul unei deplasari, sania transversala se deplaseaza cu incrementul ales si se reia masurarea unui nou profil, paralel cu primul. Se repeta acesti pasi pana la realizarea intregii curse selectate pentru depasarea pe directie transversala. In acest fel se obtin date de la un numar N (numarul de incrementi cu care se deplaseaza sania transversala) de profile paralele de pe suprafata piesei.

Principiul de masurare (figura 9.2.).

Figura 9.2. Principiul de masurare

Solutiile adoptate pentru sistemul modular si adaptiv de control dimensional, inteligent si precis au fost testatein baza unui program de incercari si experimentari, care au urmarit in principal doua aspecte:

verificarea caracteristicilor tehnice ale modelului experimental al sistemului modular si adaptiv de control dimensional;

verificarea functionarii software-ului de masurare de masurare a functiilor programului.

9.3. Moduri de valorificare a rezultatelor

Rezultatele de cercetare teoretica au fost valorificate prin:

Participarea, in calitate de co-autor, la elaborarea cartii „Mecatronica, Integronica, si Adaptronica”, aparuta la Editura CEFIN, Bucuresti in aul 2012.

Publicarea articolelor stiintifice in reviste de specialitate, astfel:

Gheorghe Ion Gheorghe, Simona Istrițeanu, Veronica, Despa, Alexandru Constantinescu “Scientific strategies for design – realization – implementation of Adaptronics as part of the key technology for the future”, The Romanian Review Precision Mechanics, Optics & Mechatronics, nr.42, cotată B+ în EBSCO și Scopus, ISSN 1584-5982, 2012, România, pp.108-124.

Gheorghe, Ion Gheorghe; Simona Istrițeanu; Veronica Despa, Constantinescu, Alexandru „Scientific Strategies of Adaptronics”, DAAAM International Scientific Book 2012, ISBN: 978-3-901509-86-5, chapter 37, pag. 427-444, Zadar, Croatia, 24-27.10.2012.

Gheorghe Ion Gheorghe, Simona Istrițeanu, Alexandru Constantinescu, Veronica, Despa „Adaptronics-New Concept for the future of advanced engineering and intelligent automatised manufacturing”, DAAAM International Scientific Book 2012, ISBN: 978-3-901509-91-9, chapter 37, pag. 427-444, Zadar, Croatia, 24-27.10.2012.

Gheorghe Ion Gheorghe, Simona Istrițeanu, Alexandru Constantinescu, Veronica, Despa, „Integrating adaptronic in intelligent measurement tehnique and in mechatronics and integronics sistems for integrated control”, DAAAM International Scientific Book 2012, ISBN: 978-3-901509-91-9, chapter 37, pag. 427-444, Zadar, Croatia, 24-27.10.2012.

Alexandru Constantinescu, „Programmable logic controller used in dimensional control”, The Scientific Bulletin of VALAHIA University – MATERIALS and MECHANICS – Nr. 7 (year 10) 2012.

Alexandru Constantinescu, Gheorghe I. Gheorghe, „The optimization of mechatronic systems used in dimensional control”, The Scientific Bulletin of VALAHIA University – MATERIALS and MECHANICS – Nr. 8 (year 11) 2013.

PhD [anonimizat], Prof.Univ.Dr.Eng Gheorghe I. Gheorghe, „The integration of the communication within mechatronic systems”, The Scientific Bulletin of VALAHIA University – MATERIALS and MECHANICS – Nr. 9 (year 12) 2014

Drd. Ing. Constantinescu Alexandru; Prof.Univ.Dr.Ing. Gheorghe I. Gheorghe, „Adaptabilitatea sistemelor mecatronice”, Buletinul AGIR nr. 3/2013 iulie-septembrie

Drd. Ing. Constantinescu Alexandru; Prof.Univ.Dr.Ing. Gheorghe I. Gheorghe, „Telecontrolul, teleservice-ul și telemonitorizarea la distanță a sistemelor mecatronice”, Buletinul AGIR

Anca Atanasescu, Sorin Sorea, Constantinescu Alexandru, „The vision-based used in production quality control of hidraulic components”, Proceding of 2012 International Salon of Hydraulics and Pneumatics – HERVEX, Calimanesti – Caciulata, Romania.

Constantinescu O. Alexandru, “Simulation of mechanical characteristics of the integrated drive systems”, Proceedings of ModTech2014 International Conference

9.4. Directii viitoare de cercetare

Continuarea cercetarilor stiintifice teoretice si experimentale in vederea extinderi si integrarii sinergetica a capabilitatilor de masurare.

Continuarea cercetarilor stiintifice teoretice si experimentale pentru dezvoltarea de noi sisteme mecatronice modulare si adaptive de control dimensional, intelligente si ultraprecise.

Cercetarilor stiintifice teoretice si experimentale privind dezvoltarea de noii software modulare si adaptabile cu scopul flexibilizarii procesului de masurare si control dimensional.

BIBLIOGRAFIE

Articole:

1. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Real Time Monitoring in Web Telerobotic, WSEAS TRANSACTIONS on SYSTEMS AND CONTROL Volume 3, 2008, ISSN: 1991-8763s

2. Marius-Cristian Niculescu, Elena Niculescu, Ionut Resceanu, Mobile IP security in VPN’ s, 5th WSEAS Int. Conf. on DATA NETWORKS, COMMUNICATIONS and COMPUTERS (DNCOCO '06),Transactions on Mathematics, Issue 5, Vol. 5, 2006, pp.486-491, WSEAS Press, ISSN:1790-5117

3. M.C. Niculescu, Elena Niculescu, I.Resceanu, Multiuser Control of a Mobile Platform using Wireless Communication Multimedia Data, p.228-p235, WSEAS TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, Issue 1, Volume 6, January 2007, ISSN 1109-2742

4. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Development of Control Algorithms for a self-learning Mobile Robot, p300-p306, COMPUTER SCIENCE CHALLANGES, Proceedings of 7th WSEAS International Conference on Applied Computer Science (ACS 07), Venice, Italy, November 21-23 2007, ISBN: 978-960-6766-15-2, ISSN: 1760-5117

5. Marius Cristian Niculescu, Elena Niculescu, Ionut Resceanu, Mobile IP Security and Scalable Support for Transparent Host Mobility on the Internet Proceedings of the 7th Conference on 7th WSEAS International Conference on Applied Computerm, Science – Volume 7 Venice, Italy, Pages 214-221, Year of Publication: 2007, ISBN ~ ISSN:1750-5117 , 978-960-6766-18-3

6. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Telerobotics –Control over the Internet, Environmental Science, Ecosystems & Development, 5th WSEAS International Conference on Environment, Ecosystems and Development, Tenerife Spain december 14-16, 2007, ISBN: 978-960-6766-20-6, ISSN: 1790-5095

7. Niculescu, M. C., Niculescu, E., Resceanu, I, Multiuser Transmitter OFDM Using IP Mobile in VPNs, Topics in Applied Electromagnetics and Communications (Proceedings of the 5th WSEAS International Conference on Applied Electromagnetics, Wireless and Optical Communications, ELECTROSCIENCE ’ 07, Tenerife, Spain, December 14 – 16, 2007), pp. 117 – 122, WSEAS Press (Editors: S. I. Babic et al.), 2007; ISBN: 978-960-6766-24-4; ISSN: 1790 – 5117

8. Cristina Floriana Pana, Nicu George Bizdoaca, Ionut Cristian Resceanu, Marius Niculescu, STRATEGY PLANNING FOR MIROSOT SOCCER’S ROBOT, New Aspects of Applied Informatics and Communications, part 2, Rhodes, Greece, 20-22, 2008 August ISBN: 978-960-6766-94-7, ISSN: 1790-5109

9. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Cristina Pana, Internet Comunication in Real Time Systems, 6th WSEAS Int. Conf. on APPLIED ELECTROMAGNETICS, WIRELESS and OPTICAL COMMUNICATIONS (ELECTROSCIENCE '08), Trondheim, Norway, July 2-4, 2008 , ISSN: 1790-5117

10. Cristina Pana, Ionut Resceanu, Daniela Patrascu, Fault,Tolerant Gaits of Quadruped Robot on a Constant-Slope Terrain, IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics AQTR 2008 – THETA 16th edition – May 22-25 2008 Cluj-Napoca, Romania. ISBN: 978-1-4244-2576-1

11.Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Cristina Pana, Wireless Communication for Monitoring a Telerobotic System, pag 405-411, New Aspects of Applied Informatics and Communications, part 2, Rhodes, Greece, 20-22, 2008 August ISBN:978-960-6766-94-7, ISSN: 1790-5109

12. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Nicu George Bizdoaca, Cristina Pana – Remote Monitoring and Diagnosis of a Mechatronic System , pag 234-240, New Aspects of Applied Informatics and Communications, part 2, Rhodes, Greece, 20-22, 2008 August, ISBN: 978-960-6766-94-7, ISSN: 1790-5109

13. Pană Cristina Floriana, Resceanu I., Niculescu M., Pătrașcu D.M., LOCOMOTION OF LEGGED ROBOT WITH LOCKED JOINT, New Aspects of System Theory and Scientific Computation, Rodos, August 2008, ISBN: 978-960-6766-96-1, ISSN: 1790-2769

14. Ionut Resceanu – Implementation of genetic algorithms in self-learning mobile robots. SINTES 13, Vol. I, p285-p291, ISBN 978-973-742-839-4, Octombrie 2007

15. Ionut Cristian Resceanu, Marius Cristian Niculescu, INTELLIGENT REMOTE MONITORING AND DIAGNOSIS OF A ROBOTIC SYSTEM THROUGH THE INTERNET, 3 rd International Conference "Optimization of the Robots and Manipulators",OPTIROB 2008- PREDEAL, 30May- 1 June 2008 ,Organized by University "POLITEHNICA" of Bucharest, ROMANIA

16. Ionut Cristian RESCEANU, Cristina PANA, Marius Cristian NICULESCU, PATH-PLANNING USING GENETIC ALGORITHMS IN AUTONOMOUS MOBILE ROBOTS, International Carpathian Control Conference ICCC’ 2008 Sinaia, ROMANIA May 25-28, 2008

17. Ionut RESCEANU, Marius Cristian NICULESCU, Using Model Predictive Control (MPC) for an Internet-based Mechatronic System, pag23-29, IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics AQTR 2008 – THETA 16th edition – May 22-25 2008 Cluj-Napoca, Romania, ISBN: 978-973-713-248-2

18. Marius Cristian NICULESCU, Ionut RESCEANU, IP Security and Authentication on the Internet, pag71-77, IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics AQTR 2008 – THETA 16th edition – May 22-25 2008 Cluj-Napoca, Romania, ISBN: 978-973-713-248-2

19. Cristina Floriana Pana, Dana Maria Patrascu, Ionut Cristian Resceanu, FAULT TOLERANT LOCOMOTION OF QUADRUPED ROBOTS, 3 rd International Conference "Optimization of the Robots and Manipulators",OPTIROB 2008- PREDEAL, 30May- 1 June 2008 ,Organized by University "POLITEHNICA" of Bucharest, ROMANIA

20.Zone-Ching Lin, Jen-Ching Huang, THE FIXTURE PLANNING OF MODULAR FIXTURES FOR MEASUREMENT, pag 345-359, IIE Transactions, Aprilie 2000

21.Isad Saric, Nedzad Repcic, Adil Muminovic Mechanical Transmissions Parameter Modelling.. Bosnia and Herzegovina : University of Sarajevo, Faculty of Mechanical Engineering,.

22.Dunn, S., "Condition Monitoring in the 21st Century," The Plant Maintenance Resource Center, Booragoon (Australia), 2006.

23.Bengtsson, M., "Ideas and Views on how to Technically and Organizationally Implement Condition Based Maintenance", Proceedings of the 18th Congress of Euromaintenance, Basel (Switzerland), 2006, pp.101-106.

24. Siddique, A., Yadava, G.S., Singh, B., "A Review of Stator Fault Monitoring Techniques of Induction Motors," IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 20, no. 1 (March 2005), pp. 106 114.

25. Tsiotras, P. and Doumtchenko, V., "Control of Spacecraft Subject to Actuator Failures: State-of-the-Art and Open Problems," Journal of the Astronautical Sciences, Vol. 48, No. 2-3, pp. 337-358, 2006.

26. Benbouzid, M.E.H., "A Review of Induction Motors Signature Analysis as a Medium for Faults Detection," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 47, no. 5 (Oct. 2000), pp. 984-993.

27. Pöyhönen, S., Negrea, M., Jover, P., Arkkio, A., Hyötyniemi, H. "Numerical magnetic field analysis and signal processing for fault diagnostics of electrical machines," The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, vol. 22, no. 4, 2003, pp. 969-981.

28. Korde, A., "On-line condition monitoring of motors using electrical signature analysis," Proceedings of the Recent Advances in Condition-Based Plant Maintenance Seminar, Mumbai (India), 2002, pp. 1-10.

29.Tarokh, V., Seshadri, N., Calderbank, A.R. – Space-Time Codes for High Data Rate Wireless Communications: Performance Criterion and Code Construction, IEEE Trans. On Information Theory, vol.44, no.2, March 1998, pp. 744-766

30. Zheng, L., Tse, D.N.C. – Diversity and Multiplexing: A Fundamental Tradeoff in Multiple-Antenna Communications, IEEE Trans. On Information Theory, vol.49, no.5,May 2003, pp. 1073-1097

31. Alamouti, S. M. – A Simple Transmitter Diversity Scheme for Wireless communications,IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 16, no. 8, October 1998, pp.1451-1458

32. Wittneben, A. – A New Bandwidth Efficient Transmit Antenna Modulation Diversity Scheme for Linear Digital Modulation, Proceedings IEEE International Conference on Communications (ICC 1993), May 1993, pp. 1630–1634

33. Blum R., Winters J., Sollenberger J., – On the Capacity of Cellular Systems with MIMO, IEEE Communications Letters , June 2002, pp. 242-244

34. Diggavi S., Al-Dhahir N, Calderbank A. – Algebraic Properties of Space-Time Block Codes in Intersymbol Interference Multiple-Access Channels, IEEE Transactions on Information Theory, Oct. 2003, pp. 2403-2414

35. Ed. George Tsoulos – MIMO System Technology for Wireless Communications, CRC Press Taylor & Francis Group, 2006 Ang, K.H., Chong, G.C.Y., and Li, Y. (2005). PID control system analysis, design, and technology, IEEE Trans Control Systems Tech, 13(4), pp.559-576.

Carti:

36. Conf. Univ. Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau, Dr. Ing. Nicolae Um Spineanu. MANUALUL INGINERULUI DE MECANICA FINA, MECATRONICA SI INTEGRONICA. Bucuresti : Editura CEFIN, 2006.

37. Gheorghe, Conf. Univ. Dr. Ing. Gheorghe I. TEHNICA MASURARII INTELIGENTE. Bucuresti : Editura CEFIN, 2004.

38. MANULA DE MENTENANTA MODUL DE MASURARE RANVOIE. INCDMTM.

39. Conf. Univ. Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Dr. Ing. Ulm Nicolae Spineanu, Prof. Univ. Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau. INGINERIA SISTEMELOR SI INFORMATIEI. Bucuresti : Editura CEFIN, 2005.

40. Conf. Univ Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau. SENZORI SI TRADUCTOARE PENTRU APLICATII INDUSTRIALE. Bucuresti : Editura CEFIN, 2003.

41. GHEORGHE, GHEORGHE ION. INGINERIA INTEGRATOARE. Bucuresti : Editura CEFIN, 2007.

42. POTORAC, Conf. Dr. Ing. Ec. Alexandru and PRODAN, Șef Lucr. Dr. Ing Dorel. TOLERANȚE ȘI CONTROL DIMENSIONAL. s.l. : Universitatea "Ștefan Cel Mare" Suceava Facultatea De Inginerie Mecanică, Mecatronică Și Management.

43. Petre, Ing. Dodoc. METODE SI MIJLOACE DE MASURARE MODERNE IN MECANICA FINA SI CONSTRUCTIA DE MASINI. Bucuresti : Editura Tehnica, 1978.

44. Dodoc, Conf. Dr. Ing. P. METROLOGIE GENERALA . Bucuresti : Editura Didactica Si Pedagogica.

45. Ing. Teodosia Oprescu, Daniela Ionescu, Georgeta Andrei. Masurarea In Coordonate. s.l. : Oficiul De Informare Documentara Pentru Industria Constructiiilor De Masini.

46. Vasilescu, Prof. Univ. Dr. Ing. Aurel Ciocirlea, METROLOGIE INDUSTRIALA – Volumul II – Aplicatii in Domeniul Lungime. Bucuresti : CVASIDOCUMENTATIA PROSER & PRINTECH, 2006.

47. Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Prof. Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau. MECATRONICA *FUNDAMENTE*APLICATII*TENDINTE*. Bucuresti : Editura CEFIN, 2001.

48. Conf. Univ. Dr. Eur. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Prof. Univ. Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau, Conf. Univ. Dr. Ing. Florin Ion Popa. µSENZORICA, MECATRONICA SI ROBOTICA. Bucuresti : Editura CEFIN, 2004.

49. D. Bradley, D. Seward, D. Dawson, S. Burge. Mechatronics and the design of inteligent machines and systems. s.l. : Informa , 2000.

50. GRAMA, LUCIAN. Bazele tehnologiilor de fabricare în construcția de mașini. Târgu – Mureș : Editura Universității “Petru Maior”, 2000.

51. Anand K. Bewoor, Vinay A Kulkarni. Metrology & Measurement. New Delhi : Editura Tata McGraw-Hill, 2009.

52. Prof. Dr. Ing. Traian Demian, Dr. Ing. Adrian Pascu, Dr. Ing. Ghiorghe Stoica. APARATE DE MASURA IN COORDONATE. Bucuresti : Editura Tehnica, 1991.

53. Conf. Dr. Ing. Ioan Dan Filipoiu, Prof. Dr. Ing. Andrei Tudor. PROIECTAREA TRANSMISIILOR MECANICE. Bucuresti : Editura Bren, 2006.

54.Conf. Univ Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau. SENZORI SI TRADUCTOARE PENTRU APLICATII INDUSTRIALE. Bucuresti : Editura CEFIN, 2003.

55. D. Bradley, D. Seward, D. Dawson, S. Burge. Mechatronics and the design of inteligent machines and systems. s.l. : Informa , 2000.

56. Viorel Ispas, Ioan I. Pop, Mircea Bocu, ROBOTI INDUSTRIALI, Editura DACIA, Cluj-Napoca, 1985

Encyclopaedia Britannica, 2008 Edition

Horst J. Bessai – MIMO Signals and Systems, Ed. Springer, 2005

Linkuri web:

57. DIRECT INDUSTRY. [Online] http://www.directindustry.com.

58. GLOBAL SPEC. [Online] http://www.globalspec.com.

59. Principles of System Architecture. [Online]

http://sysarch.pbworks.com/w/page/7241231/FrontPage.

60. WIKIPEDIA. [Online] http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page.

61. WIKIPEDIA. [Online] http://ro.wikipedia.org.

62. FESTO. [Online] http://www.festo.com/net/startpage/.

63. ZEISS. [Online] http://www.zeiss.com.

64. HEXAGON METROLOGY. [Online] http://www.hexagonmetrology.com/.

65. MITUTOYO. [Online] http://www.mitutoyo.co.jp/eng.

66. TESA TECHNOLOGY. [Online] http://www.tesabs.ch/en.

67. SIEMENS. [Online] http://www.siemens.com/entry/cee/ro/.

68. TURK. [Online] http://www.turck.ro/.

69. REGIE LIVE. [Online] http://facultate.regielive.ro.

70. SCRITUBE. [Online] http://www.scritube.com.

71.FARO GAGE [Online] http://www.faro.com/products/metrology/measuring-arm-faro-gage/downloads#main

72. ZEISS [Online]

http://metrology.zeiss.com/industrial-metrology/en_us/products/accessories/fixture-systems.html

73.HY-TECH METROLOGY [Online]

http://www.hitechmetrology.com.au/products/142/index.html?id=386

74. NORELEM [Online]

http://www.norelem.fr/App/WebObjects/XSeMIPSNORELEMFR.woa/cms/page/locale.enFR/pid.434.438.1253.1256/agid.5608.5732/ecm.ag/Measuring-fixtures.html

75. CMM FIXTURE KITS [Online] http://www.cmm-fixturing.co.uk/cmm-fixture-kits/cmm-fixture-kits.html

76.MEASURE CONTROL .COM BLOG [Online] http://www.measurecontrol.com/english/

77. SPREITZER [Online]

http://www.spreitzer.de/englisch/productranges/standardproducts/freezing-clamping-technology/index.html

78.ADVANCED MACHINE & ENGINEERING CO. [Online]

http://www.ame.com/products/

79.WITTE [Online]

http://www.horst-witte.de/en/products/modular-fixturing-systems/aluquick.php

80.TORUS MEASUREMENT SYSTEMS [Online]

http://measurement.trac-group.com/inspection/cmm/fixturing-2/#prettyPhoto

81. SPREITZER [Online] http://www.spreitzer.de/englisch/images/rs.jpg

82.CMM FIXTURE KITS [Online] http://www.cmm-fixturing.co.uk/cmm-fixture-kits/cmm-fixture-kits.html

83 SPREITZER [Online]

http://www.spreitzer.de/englisch/productranges/standardproducts/vacuumclamping/index.html

84. SPREITZER [Online]

http://www.spreitzer.de/englisch/productranges/standardproducts/freezing-clamping-technology/index.html

85.FARO [Online] http://www.faro.com/products/faro-software/cam2-gage/overview

86.NEWSPARTS AUTO [Online] http://newpartsauto.wordpress.com/2012/08/01/arborele-cotit/

87.MODERN MACHINE SHOP [Online] http://www.mmsonline.com/articles/turn-a-robot-into-a-metrology-device

88.DIRECT INDUSTRY. [Online] http://www.directindustry.com.

89.GLOBAL SPEC. [Online] http://www.globalspec.com.

90. FESTO. [Online] http://www.festo.com/net/startpage

91. SIEMENS. [Online] http://www.siemens.com/entry/cee/ro

92. ROBOTI [Online] http://www.roboti.ro/2010/09/24/telediagnoza-sistemelor-robotizate-pentru-sudura/

93. Fanuc Robotics Remote  Diagnostics; [Online] http://www.fanucrobotics.lu/nl/Other-Items/~/media/Global/Files/Downloads/Magazines/After%20Sales/EN/Remote_Diagnos_EN.ashx

94.CLOOS Remote Service Manager; [Online]

http://www.qirox.ro/produse_software_rsm.php

95.WITTE [Online] http://witte.partcommunity.com/portal/portal/witte

Reviste:

96. TEST&Mesurement EUROPE. December/January , 2002.

98. CONTROLES ESSAIS > MEASURES. JUILLET , 2006.

99. Journal of Automation, Mobile Robotics&Intelligent Systems. April, 2007.

100. Journal of Automation, Mobile Robotics&Intelligent Systems. June, 2007.

101. control systems MAGAZINE. October, 2007 .

102. control systems MAGAZINE. December, 2007.

103. control systems MAGAZINE. December, 2008.

104. control systems MAGAZINE. April, 2012 .

105. technoMarket. numarul 3, 2010.

106. technoMarket. numarul 3, 2011.

107. technoMarket. numarul 4, 2011.

108. technoMarket. numarul 5, 2011.

109. technoMarket. numarul 6, 2011 .

110.Wireless Networks The Definitive Guide, Matthew Gast, O'Reilly, April 2005

111. Welding robot diagnostic system and method  of use thereof; US Patent 5,353,238/Oct. 4, 1994

112. World Robotics Service Robots 2009; IFR Statistical Department; VDMA Robotics+Automation Germany; 2009

113.Robotic arc welding developments exhibited, A Carl Cloos Schweisstechnik product story; Edited by the Manufacturingtalk editorial team Jun 2, 2008

114. ***: Reaping the Rewards of a Remote Monitoring and Diagnostics Program, Rockwell Automation, Publication no. GMSC01-WP003-EN-P (November 2005), Milwaukee (USA).

115.Pardue, F., Hancock, D. "Motor Management Help from Repair Shops through the Internet," 24/7 Systems, Inc., Louisville, USA, 2005.

116.Barbarossa S. – Multiantenna Wireless Communication Systems, Artech House mobile communications library, 2005

117. Ramjee Prasad, Marina Ruggieri – Tehnology Trends in Wireless Communications, Artech House 2003

118. Ahmed El Zooghby – Smart Antenna Engineering, Artech Huose, 2005

BIBLIOGRAFIE

Articole:

1. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Real Time Monitoring in Web Telerobotic, WSEAS TRANSACTIONS on SYSTEMS AND CONTROL Volume 3, 2008, ISSN: 1991-8763s

2. Marius-Cristian Niculescu, Elena Niculescu, Ionut Resceanu, Mobile IP security in VPN’ s, 5th WSEAS Int. Conf. on DATA NETWORKS, COMMUNICATIONS and COMPUTERS (DNCOCO '06),Transactions on Mathematics, Issue 5, Vol. 5, 2006, pp.486-491, WSEAS Press, ISSN:1790-5117

3. M.C. Niculescu, Elena Niculescu, I.Resceanu, Multiuser Control of a Mobile Platform using Wireless Communication Multimedia Data, p.228-p235, WSEAS TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, Issue 1, Volume 6, January 2007, ISSN 1109-2742

4. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Development of Control Algorithms for a self-learning Mobile Robot, p300-p306, COMPUTER SCIENCE CHALLANGES, Proceedings of 7th WSEAS International Conference on Applied Computer Science (ACS 07), Venice, Italy, November 21-23 2007, ISBN: 978-960-6766-15-2, ISSN: 1760-5117

5. Marius Cristian Niculescu, Elena Niculescu, Ionut Resceanu, Mobile IP Security and Scalable Support for Transparent Host Mobility on the Internet Proceedings of the 7th Conference on 7th WSEAS International Conference on Applied Computerm, Science – Volume 7 Venice, Italy, Pages 214-221, Year of Publication: 2007, ISBN ~ ISSN:1750-5117 , 978-960-6766-18-3

6. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Telerobotics –Control over the Internet, Environmental Science, Ecosystems & Development, 5th WSEAS International Conference on Environment, Ecosystems and Development, Tenerife Spain december 14-16, 2007, ISBN: 978-960-6766-20-6, ISSN: 1790-5095

7. Niculescu, M. C., Niculescu, E., Resceanu, I, Multiuser Transmitter OFDM Using IP Mobile in VPNs, Topics in Applied Electromagnetics and Communications (Proceedings of the 5th WSEAS International Conference on Applied Electromagnetics, Wireless and Optical Communications, ELECTROSCIENCE ’ 07, Tenerife, Spain, December 14 – 16, 2007), pp. 117 – 122, WSEAS Press (Editors: S. I. Babic et al.), 2007; ISBN: 978-960-6766-24-4; ISSN: 1790 – 5117

8. Cristina Floriana Pana, Nicu George Bizdoaca, Ionut Cristian Resceanu, Marius Niculescu, STRATEGY PLANNING FOR MIROSOT SOCCER’S ROBOT, New Aspects of Applied Informatics and Communications, part 2, Rhodes, Greece, 20-22, 2008 August ISBN: 978-960-6766-94-7, ISSN: 1790-5109

9. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Cristina Pana, Internet Comunication in Real Time Systems, 6th WSEAS Int. Conf. on APPLIED ELECTROMAGNETICS, WIRELESS and OPTICAL COMMUNICATIONS (ELECTROSCIENCE '08), Trondheim, Norway, July 2-4, 2008 , ISSN: 1790-5117

10. Cristina Pana, Ionut Resceanu, Daniela Patrascu, Fault,Tolerant Gaits of Quadruped Robot on a Constant-Slope Terrain, IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics AQTR 2008 – THETA 16th edition – May 22-25 2008 Cluj-Napoca, Romania. ISBN: 978-1-4244-2576-1

11.Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Cristina Pana, Wireless Communication for Monitoring a Telerobotic System, pag 405-411, New Aspects of Applied Informatics and Communications, part 2, Rhodes, Greece, 20-22, 2008 August ISBN:978-960-6766-94-7, ISSN: 1790-5109

12. Ionut Resceanu, Marius Niculescu, Nicu George Bizdoaca, Cristina Pana – Remote Monitoring and Diagnosis of a Mechatronic System , pag 234-240, New Aspects of Applied Informatics and Communications, part 2, Rhodes, Greece, 20-22, 2008 August, ISBN: 978-960-6766-94-7, ISSN: 1790-5109

13. Pană Cristina Floriana, Resceanu I., Niculescu M., Pătrașcu D.M., LOCOMOTION OF LEGGED ROBOT WITH LOCKED JOINT, New Aspects of System Theory and Scientific Computation, Rodos, August 2008, ISBN: 978-960-6766-96-1, ISSN: 1790-2769

14. Ionut Resceanu – Implementation of genetic algorithms in self-learning mobile robots. SINTES 13, Vol. I, p285-p291, ISBN 978-973-742-839-4, Octombrie 2007

15. Ionut Cristian Resceanu, Marius Cristian Niculescu, INTELLIGENT REMOTE MONITORING AND DIAGNOSIS OF A ROBOTIC SYSTEM THROUGH THE INTERNET, 3 rd International Conference "Optimization of the Robots and Manipulators",OPTIROB 2008- PREDEAL, 30May- 1 June 2008 ,Organized by University "POLITEHNICA" of Bucharest, ROMANIA

16. Ionut Cristian RESCEANU, Cristina PANA, Marius Cristian NICULESCU, PATH-PLANNING USING GENETIC ALGORITHMS IN AUTONOMOUS MOBILE ROBOTS, International Carpathian Control Conference ICCC’ 2008 Sinaia, ROMANIA May 25-28, 2008

17. Ionut RESCEANU, Marius Cristian NICULESCU, Using Model Predictive Control (MPC) for an Internet-based Mechatronic System, pag23-29, IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics AQTR 2008 – THETA 16th edition – May 22-25 2008 Cluj-Napoca, Romania, ISBN: 978-973-713-248-2

18. Marius Cristian NICULESCU, Ionut RESCEANU, IP Security and Authentication on the Internet, pag71-77, IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics AQTR 2008 – THETA 16th edition – May 22-25 2008 Cluj-Napoca, Romania, ISBN: 978-973-713-248-2

19. Cristina Floriana Pana, Dana Maria Patrascu, Ionut Cristian Resceanu, FAULT TOLERANT LOCOMOTION OF QUADRUPED ROBOTS, 3 rd International Conference "Optimization of the Robots and Manipulators",OPTIROB 2008- PREDEAL, 30May- 1 June 2008 ,Organized by University "POLITEHNICA" of Bucharest, ROMANIA

20.Zone-Ching Lin, Jen-Ching Huang, THE FIXTURE PLANNING OF MODULAR FIXTURES FOR MEASUREMENT, pag 345-359, IIE Transactions, Aprilie 2000

21.Isad Saric, Nedzad Repcic, Adil Muminovic Mechanical Transmissions Parameter Modelling.. Bosnia and Herzegovina : University of Sarajevo, Faculty of Mechanical Engineering,.

22.Dunn, S., "Condition Monitoring in the 21st Century," The Plant Maintenance Resource Center, Booragoon (Australia), 2006.

23.Bengtsson, M., "Ideas and Views on how to Technically and Organizationally Implement Condition Based Maintenance", Proceedings of the 18th Congress of Euromaintenance, Basel (Switzerland), 2006, pp.101-106.

24. Siddique, A., Yadava, G.S., Singh, B., "A Review of Stator Fault Monitoring Techniques of Induction Motors," IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 20, no. 1 (March 2005), pp. 106 114.

25. Tsiotras, P. and Doumtchenko, V., "Control of Spacecraft Subject to Actuator Failures: State-of-the-Art and Open Problems," Journal of the Astronautical Sciences, Vol. 48, No. 2-3, pp. 337-358, 2006.

26. Benbouzid, M.E.H., "A Review of Induction Motors Signature Analysis as a Medium for Faults Detection," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 47, no. 5 (Oct. 2000), pp. 984-993.

27. Pöyhönen, S., Negrea, M., Jover, P., Arkkio, A., Hyötyniemi, H. "Numerical magnetic field analysis and signal processing for fault diagnostics of electrical machines," The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, vol. 22, no. 4, 2003, pp. 969-981.

28. Korde, A., "On-line condition monitoring of motors using electrical signature analysis," Proceedings of the Recent Advances in Condition-Based Plant Maintenance Seminar, Mumbai (India), 2002, pp. 1-10.

29.Tarokh, V., Seshadri, N., Calderbank, A.R. – Space-Time Codes for High Data Rate Wireless Communications: Performance Criterion and Code Construction, IEEE Trans. On Information Theory, vol.44, no.2, March 1998, pp. 744-766

30. Zheng, L., Tse, D.N.C. – Diversity and Multiplexing: A Fundamental Tradeoff in Multiple-Antenna Communications, IEEE Trans. On Information Theory, vol.49, no.5,May 2003, pp. 1073-1097

31. Alamouti, S. M. – A Simple Transmitter Diversity Scheme for Wireless communications,IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 16, no. 8, October 1998, pp.1451-1458

32. Wittneben, A. – A New Bandwidth Efficient Transmit Antenna Modulation Diversity Scheme for Linear Digital Modulation, Proceedings IEEE International Conference on Communications (ICC 1993), May 1993, pp. 1630–1634

33. Blum R., Winters J., Sollenberger J., – On the Capacity of Cellular Systems with MIMO, IEEE Communications Letters , June 2002, pp. 242-244

34. Diggavi S., Al-Dhahir N, Calderbank A. – Algebraic Properties of Space-Time Block Codes in Intersymbol Interference Multiple-Access Channels, IEEE Transactions on Information Theory, Oct. 2003, pp. 2403-2414

35. Ed. George Tsoulos – MIMO System Technology for Wireless Communications, CRC Press Taylor & Francis Group, 2006 Ang, K.H., Chong, G.C.Y., and Li, Y. (2005). PID control system analysis, design, and technology, IEEE Trans Control Systems Tech, 13(4), pp.559-576.

Carti:

36. Conf. Univ. Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau, Dr. Ing. Nicolae Um Spineanu. MANUALUL INGINERULUI DE MECANICA FINA, MECATRONICA SI INTEGRONICA. Bucuresti : Editura CEFIN, 2006.

37. Gheorghe, Conf. Univ. Dr. Ing. Gheorghe I. TEHNICA MASURARII INTELIGENTE. Bucuresti : Editura CEFIN, 2004.

38. MANULA DE MENTENANTA MODUL DE MASURARE RANVOIE. INCDMTM.

39. Conf. Univ. Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Dr. Ing. Ulm Nicolae Spineanu, Prof. Univ. Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau. INGINERIA SISTEMELOR SI INFORMATIEI. Bucuresti : Editura CEFIN, 2005.

40. Conf. Univ Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau. SENZORI SI TRADUCTOARE PENTRU APLICATII INDUSTRIALE. Bucuresti : Editura CEFIN, 2003.

41. GHEORGHE, GHEORGHE ION. INGINERIA INTEGRATOARE. Bucuresti : Editura CEFIN, 2007.

42. POTORAC, Conf. Dr. Ing. Ec. Alexandru and PRODAN, Șef Lucr. Dr. Ing Dorel. TOLERANȚE ȘI CONTROL DIMENSIONAL. s.l. : Universitatea "Ștefan Cel Mare" Suceava Facultatea De Inginerie Mecanică, Mecatronică Și Management.

43. Petre, Ing. Dodoc. METODE SI MIJLOACE DE MASURARE MODERNE IN MECANICA FINA SI CONSTRUCTIA DE MASINI. Bucuresti : Editura Tehnica, 1978.

44. Dodoc, Conf. Dr. Ing. P. METROLOGIE GENERALA . Bucuresti : Editura Didactica Si Pedagogica.

45. Ing. Teodosia Oprescu, Daniela Ionescu, Georgeta Andrei. Masurarea In Coordonate. s.l. : Oficiul De Informare Documentara Pentru Industria Constructiiilor De Masini.

46. Vasilescu, Prof. Univ. Dr. Ing. Aurel Ciocirlea, METROLOGIE INDUSTRIALA – Volumul II – Aplicatii in Domeniul Lungime. Bucuresti : CVASIDOCUMENTATIA PROSER & PRINTECH, 2006.

47. Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Prof. Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau. MECATRONICA *FUNDAMENTE*APLICATII*TENDINTE*. Bucuresti : Editura CEFIN, 2001.

48. Conf. Univ. Dr. Eur. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Prof. Univ. Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau, Conf. Univ. Dr. Ing. Florin Ion Popa. µSENZORICA, MECATRONICA SI ROBOTICA. Bucuresti : Editura CEFIN, 2004.

49. D. Bradley, D. Seward, D. Dawson, S. Burge. Mechatronics and the design of inteligent machines and systems. s.l. : Informa , 2000.

50. GRAMA, LUCIAN. Bazele tehnologiilor de fabricare în construcția de mașini. Târgu – Mureș : Editura Universității “Petru Maior”, 2000.

51. Anand K. Bewoor, Vinay A Kulkarni. Metrology & Measurement. New Delhi : Editura Tata McGraw-Hill, 2009.

52. Prof. Dr. Ing. Traian Demian, Dr. Ing. Adrian Pascu, Dr. Ing. Ghiorghe Stoica. APARATE DE MASURA IN COORDONATE. Bucuresti : Editura Tehnica, 1991.

53. Conf. Dr. Ing. Ioan Dan Filipoiu, Prof. Dr. Ing. Andrei Tudor. PROIECTAREA TRANSMISIILOR MECANICE. Bucuresti : Editura Bren, 2006.

54.Conf. Univ Dr. Ing. Gheorghe I. Gheorghe, Dr. Ing. Doru Dumitru Palade, Prof. Univ. Dr. Ing. Valentin Pau. SENZORI SI TRADUCTOARE PENTRU APLICATII INDUSTRIALE. Bucuresti : Editura CEFIN, 2003.

55. D. Bradley, D. Seward, D. Dawson, S. Burge. Mechatronics and the design of inteligent machines and systems. s.l. : Informa , 2000.

56. Viorel Ispas, Ioan I. Pop, Mircea Bocu, ROBOTI INDUSTRIALI, Editura DACIA, Cluj-Napoca, 1985

Encyclopaedia Britannica, 2008 Edition

Horst J. Bessai – MIMO Signals and Systems, Ed. Springer, 2005

Linkuri web:

57. DIRECT INDUSTRY. [Online] http://www.directindustry.com.

58. GLOBAL SPEC. [Online] http://www.globalspec.com.

59. Principles of System Architecture. [Online]

http://sysarch.pbworks.com/w/page/7241231/FrontPage.

60. WIKIPEDIA. [Online] http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page.

61. WIKIPEDIA. [Online] http://ro.wikipedia.org.

62. FESTO. [Online] http://www.festo.com/net/startpage/.

63. ZEISS. [Online] http://www.zeiss.com.

64. HEXAGON METROLOGY. [Online] http://www.hexagonmetrology.com/.

65. MITUTOYO. [Online] http://www.mitutoyo.co.jp/eng.

66. TESA TECHNOLOGY. [Online] http://www.tesabs.ch/en.

67. SIEMENS. [Online] http://www.siemens.com/entry/cee/ro/.

68. TURK. [Online] http://www.turck.ro/.

69. REGIE LIVE. [Online] http://facultate.regielive.ro.

70. SCRITUBE. [Online] http://www.scritube.com.

71.FARO GAGE [Online] http://www.faro.com/products/metrology/measuring-arm-faro-gage/downloads#main

72. ZEISS [Online]

http://metrology.zeiss.com/industrial-metrology/en_us/products/accessories/fixture-systems.html

73.HY-TECH METROLOGY [Online]

http://www.hitechmetrology.com.au/products/142/index.html?id=386

74. NORELEM [Online]

http://www.norelem.fr/App/WebObjects/XSeMIPSNORELEMFR.woa/cms/page/locale.enFR/pid.434.438.1253.1256/agid.5608.5732/ecm.ag/Measuring-fixtures.html

75. CMM FIXTURE KITS [Online] http://www.cmm-fixturing.co.uk/cmm-fixture-kits/cmm-fixture-kits.html

76.MEASURE CONTROL .COM BLOG [Online] http://www.measurecontrol.com/english/

77. SPREITZER [Online]

http://www.spreitzer.de/englisch/productranges/standardproducts/freezing-clamping-technology/index.html

78.ADVANCED MACHINE & ENGINEERING CO. [Online]

http://www.ame.com/products/

79.WITTE [Online]

http://www.horst-witte.de/en/products/modular-fixturing-systems/aluquick.php

80.TORUS MEASUREMENT SYSTEMS [Online]

http://measurement.trac-group.com/inspection/cmm/fixturing-2/#prettyPhoto

81. SPREITZER [Online] http://www.spreitzer.de/englisch/images/rs.jpg

82.CMM FIXTURE KITS [Online] http://www.cmm-fixturing.co.uk/cmm-fixture-kits/cmm-fixture-kits.html

83 SPREITZER [Online]

http://www.spreitzer.de/englisch/productranges/standardproducts/vacuumclamping/index.html

84. SPREITZER [Online]

http://www.spreitzer.de/englisch/productranges/standardproducts/freezing-clamping-technology/index.html

85.FARO [Online] http://www.faro.com/products/faro-software/cam2-gage/overview

86.NEWSPARTS AUTO [Online] http://newpartsauto.wordpress.com/2012/08/01/arborele-cotit/

87.MODERN MACHINE SHOP [Online] http://www.mmsonline.com/articles/turn-a-robot-into-a-metrology-device

88.DIRECT INDUSTRY. [Online] http://www.directindustry.com.

89.GLOBAL SPEC. [Online] http://www.globalspec.com.

90. FESTO. [Online] http://www.festo.com/net/startpage

91. SIEMENS. [Online] http://www.siemens.com/entry/cee/ro

92. ROBOTI [Online] http://www.roboti.ro/2010/09/24/telediagnoza-sistemelor-robotizate-pentru-sudura/

93. Fanuc Robotics Remote  Diagnostics; [Online] http://www.fanucrobotics.lu/nl/Other-Items/~/media/Global/Files/Downloads/Magazines/After%20Sales/EN/Remote_Diagnos_EN.ashx

94.CLOOS Remote Service Manager; [Online]

http://www.qirox.ro/produse_software_rsm.php

95.WITTE [Online] http://witte.partcommunity.com/portal/portal/witte

Reviste:

96. TEST&Mesurement EUROPE. December/January , 2002.

98. CONTROLES ESSAIS > MEASURES. JUILLET , 2006.

99. Journal of Automation, Mobile Robotics&Intelligent Systems. April, 2007.

100. Journal of Automation, Mobile Robotics&Intelligent Systems. June, 2007.

101. control systems MAGAZINE. October, 2007 .

102. control systems MAGAZINE. December, 2007.

103. control systems MAGAZINE. December, 2008.

104. control systems MAGAZINE. April, 2012 .

105. technoMarket. numarul 3, 2010.

106. technoMarket. numarul 3, 2011.

107. technoMarket. numarul 4, 2011.

108. technoMarket. numarul 5, 2011.

109. technoMarket. numarul 6, 2011 .

110.Wireless Networks The Definitive Guide, Matthew Gast, O'Reilly, April 2005

111. Welding robot diagnostic system and method  of use thereof; US Patent 5,353,238/Oct. 4, 1994

112. World Robotics Service Robots 2009; IFR Statistical Department; VDMA Robotics+Automation Germany; 2009

113.Robotic arc welding developments exhibited, A Carl Cloos Schweisstechnik product story; Edited by the Manufacturingtalk editorial team Jun 2, 2008

114. ***: Reaping the Rewards of a Remote Monitoring and Diagnostics Program, Rockwell Automation, Publication no. GMSC01-WP003-EN-P (November 2005), Milwaukee (USA).

115.Pardue, F., Hancock, D. "Motor Management Help from Repair Shops through the Internet," 24/7 Systems, Inc., Louisville, USA, 2005.

116.Barbarossa S. – Multiantenna Wireless Communication Systems, Artech House mobile communications library, 2005

117. Ramjee Prasad, Marina Ruggieri – Tehnology Trends in Wireless Communications, Artech House 2003

118. Ahmed El Zooghby – Smart Antenna Engineering, Artech Huose, 2005