Введение к работе
Актуальность работы. Расчёт управляющих программ (УП) іля оборудования с ПУ предполагает обязательное наличие оциф-зовки геометрической формы изделия, т.е. представления его в виде іабора координат опорных точек, уравнений линий контуров и по-$ерхностей геометрических элементов. Существующие системы автоматизированного программирования могут рабртать только с про-:тыми геометрическими формами, представляемыми небольшим ко-іичеством геометрических элементов. Современные микропроцес-:орные системы ЧПУ позволяют решать значительно более сложные іадачи формообразования деталей. Для того чтобы в полной мере использовать их возможности, необходимо создавать новые системы, позволяющие оцифровывать сложные геометрические формы. Одним из наиболее совершенных методов является объёмное лазерное сканирование. Оно позволяет создавать компьютерные модели по натурному образцу изделия с высокой скоростью, до нескольких десятков тысяч точек в секунду, и высокой точностью, до нескольких микрометров. Это новый метод. Описание его в литературе практически отсутствует. Не изучена методика его применения для программирования станков с ЧПУ. Сам процесс требует систематизации: разработки состава, порядка выбора основных параметров, определения необходимых математических зависимостей и т.д. Применение автоматизированных систем объёмного сканирования представляет собой новый шаг в программировании обработки на станках с ЧПУ. Оно позволяет значительно упростить процесс разработки УП по натурному образцу, сократить длительность цикла подготовки производства. В целом исследование объёмного лазерного сканирования и его внедрение в процесс подготовки производства является, на сегодняшний день, одной из актуальных задач.
Цели работы:
-
Исследование теоретических основ объёмного лазерной сканирования.
-
Применение нового метода — метода объёмного сканирова ния -— для программирования станков с ЧПУ.
Задачи исследования:
-
Разработать и внедрить методику подготовки УП для обору дования с ЧПУ по натурному образцу с применением процессов ав томатизированной объёмной оцифровки.
-
Исследовать процесс объёмного лазерного сканирования каї технологическую операцию. Выделить основные технологически! параметры. Определить порядок их выбора и необходимые матема тические модели.
-
Определить характер влияния геометрической формы и со стояния поверхности образца на результат оцифровки. Разработат: методику предварительной подготовки образца.
-
Разработать и внедрить систему подготовки управляющи: программ для станков с ЧПУ на базе установки лазерного объёмноп сканирования "Replica-860".
Научная новизна
-
Разработана методика применения специальных компьютер ных систем объёмного сканирования в процессе подготовь производства для расчёта УП.
-
Систематизирован состав и порядок выбора технологически: параметров операции объёмного сканирования. Разработаны матема тические модели для расчёта их величины и определены диапазоні изменений.
-
Систематизирован состав и порядок предварительной подго товки образца. Определён характер влияния геометрической формь
и состояния поверхности образца на результат оцифровки. Разработаны необходимые математические модели.
4. Разработана методика управления процессом объёмного лазерного сканирования.
Практическая ценность
-
Решена задача внедрения специальных компьютерных систем объёмного сканирования в процесс подготовки производства.
-
Разработана и внедрена система автоматизированной подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ на базе установки лазерного объемного сканирования "Replica-860".
Реализация результатов работы
Разработанная по результатам исследований методика создания компьютерных моделей и управляющих программ для станков с ЧПУ по натурному образцу внедрена на предприятии АОЗТ Делкам-Урал. Методика включает использование системы автоматизированной подготовки управляющих программ на базе установки лазерного объёмного сканирования "Replica-860". Использование разработанной методики предварительной подготовки образца позволяет в 2-3 раза сократить трудоёмкость процесса оцифровки и в 5-10 раз повысить качество оцифровки.
Результаты исследований использованы при разработке автоматизированной системы изготовления мастер-моделей для центробежного литья в спекаемые формы и внедрении её в условиях промышленного производства ООО «Декорама-Группа Форатек».
Разработанная методика управления процессом объёмного лазерного сканирования использована при подготовке учебно-мегодических материалов и внедрена в учебный процесс подготовки специалистов по специальности 210200 — Автоматизация технологических процессов и производств Уральского государственного
технического университета.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международной научной конференции "Информационные технологии в инновационных проектах" (г.Ижевск, 1999 г.), Республиканской научно-технической конференции "Оптимальное управление мехатронными станочными системами" (г.Уфа, і999 г.), а также на заседаниях кафедры "Электронное машиностроение" УГТУ-УПИ в 1996-1999 гг.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 12 печатных работах, а также во всемирной информационной сети Internet на сайте .
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 173 с, включая 54 рисунка, 18 таблиц, список литературы из 109 наименований, и 4 приложений на 58 страницах.