Polska Metrologia

„Innowacyjna technika pomiarowa wspomagana algorytmami cyfrowego przetwarzania danych na rzecz ulepszonych procesów i produktów”
Umowa nr: PM/SP/0063/2021/1

Finansowanie ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach programu „Polska Metrologia”

Innowacyjna technika pomiarowa wspomagana algorytmami cyfrowego przetwarzania danych na rzecz ulepszonych procesów i produktów

Konsorcjum: Politechnika Lubelska (lider konsorcjum), Politechnika Białostocka, Politechnika Rzeszowska

Kierownik projektu: dr hab. inż. Dariusz Mazurkiewicz, prof. PL.

Kierownik projektu na Wydziale Mechanicznym PB: dr hab. inż. Małgorzata Poniatowska, prof. PB

Termin realizacji: 2022–2024

Wartość projektu (całkowita): 999 851,60

Wartość projektu (Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka): 169 378,00

Koordynator projektu: dr hab. inż. Małgorzata Poniatowska, prof. PB.

Projekt nt.: „Innowacyjna technika pomiarowa wspomagana algorytmami cyfrowego przetwarzania danych na rzecz ulepszonych procesów i produktów”

Celem projektu jest prowadzenie prac naukowo-technicznych wspierających rozwój podstawowej metrologii naukowej stanowiącej bazę dalszych etapów, w tym badań i rozwoju w dziedzinie metrologii stosowanej oraz usług związanych z metrologią. Jego podstawą są badania metrologiczne służące dostarczeniu innowacyjnych rozwiązań w zakresie wyzwań naukowych i gospodarczych zidentyfikowanych w krajowych i unijnych dokumentach strategicznych. Między innymi poprzez działania w zakresie rozwoju kompetencji kadry B+R, budowaniazdolności w dziedzinie metrologii prowadzonych na różnych poziomach technologicznych i aplikacyjnych, bazujących na komplementarności kompetencji i zasobów sprzętowych partnerów projektu oraz GUM. Celem prac przewidzianych do realizacji w ramach projektu jest rozwój w tematyce metrologicznej, ukierunkowany na innowacyjność i jej transfer w formie nowych technologii do sektora przemysłowego.

Zadanie PB.

„Rozwój aplikacyjnych technik pomiarowych na rzecz ulepszonych procesów i produktów – opracowanie nowej, efektywnej metody pomiaru i poprawy dokładności powierzchni swobodnego kształtu”.

Powierzchnie swobodnego kształtu, to powierzchnie charakteryzowane przestrzennie zmienną krzywizną. Tego rodzaju powierzchnie są stosowane w wielu dziedzinach, poczynając od przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego, sprzętu sportowego, po biomedycynę. Typowymi przykładami takich powierzchni są karoserie samochodów, kadłuby statków czy samolotów. Powszechnie projektuje się przedmioty użytku codziennego wykonane z tworzywa czy szkła, zawierające powierzchnie swobodnego kształtu. Odzwierciedleniem tych kształtów są powierzchnie form do ich wytwarzania, wykonywane na frezarkach wieloosiowych lub metodami obróbki elektroerozyjnej, elektrochemicznej czy szybkiego prototypowania. Przestrzennie zmienna geometria wymaga stosowania zaawansowanych technik projektowania, wytwarzania i pomiaru.  Procesy te prowadzone są w zintegrowanych systemach wytwarzania, w środowisku CAD.

Ocena dokładności powierzchni swobodnego kształtu polega na wyznaczeniu odchyłki kształtu, a tym samym największej lokalnej odchyłki powierzchni mierzonej od modelu CAD. Pomiary najczęściej wykonuje się na współrzędnościowych maszynach pomiarowych (WMP) na bazie modelu CAD według regularnych siatek punktów. Takie strategie nie wymagają wiedzy o cechach geometrycznych powierzchni ani o procesie obróbkowym i najczęściej pomijają punkty krytyczne powierzchni rzeczywistej, czyli punkty najbardziej odległe od powierzchni nominalnej.

Koncepcja nowej metody pomiaru wychodzi naprzeciw założeniom przemysłu 4.0 – szybkiemu podejmowaniu decyzji o jakości produktu na podstawie uzyskanych danych pomiarowych przy maksymalnym wykorzystaniu techniki cyfrowej, i dotyczy pomiaru powierzchni swobodnego kształtu po frezowaniu.  Efektywność nowej metody polega na skróceniu czasu pomiaru/zmniejszeniu liczby punktów pomiarowych w stosunku do możliwości procedur wbudowanych w oprogramowania WMP oraz do zwiększeniu prawdopodobieństwa wykrycia punktów krytycznych. Metoda umożliwi dobór optymalnej liczby i optymalnego rozmieszczenia punktów pomiarowych na modelu nominalnym w oprogramowaniu CAD już na etapie projektowania produktu, a następnie implementację rozkładu punktów w oprogramowaniu WMP.

Wszystkie działania zmierzające do podniesienia jakości procesów pomiaru i wytwarzania, oraz w efekcie do poprawy jakości produktu – od wyznaczania optymalnej liczby i rozmieszczenia punktów pomiarowych, przez wyznaczenie poprawek korygujących błędy wytwarzania, modyfikację modelu CAD produktu po wygenerowanie programu sterującego obróbką / wytworzeniem produktu zostaną zrealizowane w środowisku CAD. Efektywność metody zostanie zweryfikowana na przykładzie powierzchni zamykających i powierzchni formujących form wtryskowych.