Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stanowisko do pomiaru objętości półfabrykatu za pomocą czujnika laserowego

Pelic M., Bartkowiak T., Pabiszczak St., Macyszyn Ł., Staniek R.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 11

995--999

PL

Przedstawiono stanowisko i metodę pomiaru objętości półfabrykatu za pomocą czujnika laserowego. W analizowanym fragmencie procesu wytwarzania armatury wodnej półfabrykat w postaci mosiężnego pręta jest cięty na pile poprzecznej na wstępniaki o określonej masie. Ze względu na stosowaną bezwypływkową technologię kucia wymagana jest duża dokładność ucinanych wstępniaków, rozumiana jako względna tolerancja masy poniżej 0,1%. W takiej sytuacji istotny jest pomiar geometrii pręta, umożliwiający obliczenie jego objętości i ustawienie na tej podstawie miejsca cięcia. Naturalnym sposobem obliczania objętości brył obrotowych o skomplikowanych kształtach jest wyznaczenie w zadanych granicach wartości całki oznaczonej krzywej, opisującej zewnętrzną powierzchnię bryły obracającej się dookoła pewnej osi. Jednakże w przypadku brył obarczonych błędem geometrii ściany bocznej, który może się zmieniać w zależności od wysokości, ta funkcja może się zmieniać wraz z kątem obrotu tej bryły. W przypadku układów rzeczywistych, gdy wyniki pomiarów stanowią dyskretny ciąg liczb, naturalnym sposobem jest całkowanie numeryczne. Gdy poprawnie dobierze się dokładność pomiarową czujnika oraz podzieli całą bryłę na odpowiednio małe fragmenty, błąd wynikający z numerycznego rozwiązania zagadnienia jest pomijalny, a proces obliczeniowy – szybki, co pozwala na zastosowanie komputera przemysłowego klasy ekonomicznej. W artykule przedstawiono zastosowanie czujnika laserowego – przesuwanego wokół osi oraz wzdłuż pręta i służącego do pomiaru jego objętości – a także koncepcję kompletnego stanowiska pomiarowego.

EN

The aim of the article is to present a method of measuring the volume of a blank using a laser sensor and a complete measuring stand. In the analyzed part of the manufacturing process of water fittings, the brass rod is cut on blanks of a given weight using CNC sawing machine. Due to the applied flashless forging technology, high cutting precision is required, understood as a relative mass tolerance of the blank of less than 0.1%. In this case, it becomes important to measure the geometry of the rod to calculate its volume – to correct the length of the blank. The natural way to calculate the volume of rotational solids with complex shapes is to determine the definite integral of the curve describing the outer surface of the solid. However, in the case of solids with geometrical errors this function may vary with the angle of rotation of the solid. In the case of real systems, in which the measurement results are a discrete sequence of numbers, it is natural to choose numerical integration. The paper presents the use of a laser sensor moved around the axis and along the rod to measure its volume and the concept of a complete measuring stand.

2

Nowe metody geometryczne w wieloskalowej analizie topografii powierzchni: nachylenie i krzywizna

Bartkowiak T.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 11

966--969

PL

Przedmiotem artykułu jest przedstawienie nowych, geometrycznych metod wielkoskalowych w opisie topografii powierzchni. Istotnym zagadnieniem w inżynierii powierzchni jest znalezienie zależności funkcyjnych między procesem wytwarzania a uzyskaną topografią lub między topografią a zjawiskami występującymi w trakcie jej oddziaływania z otoczeniem (np. tarciem, wytrzymałością zmęczeniową czy refleksyjnością). Właściwości geometryczne chropowatych powierzchni zmieniają się wraz ze skalą obserwacji, wynikającą z pomiaru lub obliczeń. Skoncentrowano się na dwóch nowych metodach analizujących nachylenie i krzywiznę. Krzywizna jest przedstawiana jako tensor, którego komponenty opisują maksymalną i minimalną krzywiznę, w tym ich wartości i kierunki. Nachylenie jest rozumiane jako orientacja w przestrzeni wektora normalnego do powierzchni. Przedstawiono przykładowe korelacje między nachyleniem i krzywizną a parametrami opisującymi ich oddziaływanie z otoczeniem i proces wytwarzania, wskazując na ich duży potencjał w rozwoju wieloskalowego opisu topografii powierzchni.

EN

The aim of this paper is to demonstrate the use of novel geometric multiscale methods in the characterization of surface topographies with a view to establishing functional relations between formation processes and resulted topography or between topography and its performance during interaction with the environment (e.g. friction, fatigue or gloss reflectance). Geometric properties of rough surfaces change with the scale of observation, i.e., measurement or calculation. In this paper, I focus on two novel method, which analyse slope and curvature in multiple scales. The digital nature of measured surfaces is recognized and is not smoothed to fit a continuous function to the measured heights. Curvature is represented as a second order tensor, which components describe maximal and minimal curvatures and their directions. In order to describe curvature distributions for analyzed regions, statistical parameters, such as: mean and standard deviation, are used. Those measures are utilized to find correlations between them and certain formation or performance parameters. The other method described here bases on slope. In this work, two calculation techniques are presented using orientation normal vectors estimated through covariance matrix method or cross product. As a result of further processing, 3D distributions of direction cosines are obtained, based on which multivariate statistical parameters are calculated (incl. measures of dispersion and higher statistical moments). This paper also presents the sample strong correlations between slope or curvature, for actual measured textures, and manufacturing or performance parameters. This indicates a great potential of those two methods in the development of multiscale characterization of surface topographies.

3

Koncepcja automatycznego systemu do poziomowania odlewów do obróbki skrawaniem

Pelic M., Bartkowiak T.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 8-9

1202--1203

PL

W opracowaniu przedstawiono koncepcję, model matematyczny oraz algorytm sterowania automatycznego systemu poziomowania odlewu do trasowania. Do budowy systemu zastosowano precyzyjny, dwuosiowy przetwornik inklinometryczny, napędzane przyrządy obróbcze o różnej długości i sile oraz sterownik przemysłowy PLC kontrolujący cały proces poziomowania.

EN

The paper presents the concept, mathematical model and algorithm of automated cast leveling control system for marking- out. The system uses a precise, two-axis inclinometer, electrically driven machining devices of different heights and load capabilities as well as an industrial PLC to controls the entire leveling process.

4

Validation of simulation model of the filling line failures

Pawlewski P., Jasiulewicz-Kaczmarek M., Bartkowiak T., Hoffa-Dabrowska P.

Journal of KONBiN

|

2016

|

No. 2 (38)

179--200

EN

The main objective of the article is to present the methodology of validating a simulation model of failures of serial production line. In case of the investigated object, the simulation model was tested to find technological solutions which could compensate for the impact of failures on the operation of important objects present on the line before a failures occurs. A possible solution may be to introduce a new buffer or to adjust the size of existing buffers. Validation is one of the most significant stages in the process of constructing simulation models, as it concerns the credibility of the model. The article presents the use of disturbances modeling, especially breakdowns and micro-stoppages, in the simulation model. It also shows the statistical distribution applied in the model and defines the validation measurement instrument as well as evaluation criteria. All these features are the major strengths of the article.

PL

Głównym celem artykułu jest pokazanie metodyki postępowania w procesie walidacji modelu symulacyjnego uszkodzeń linii produkcyjnej pracującej w układzie szeregowym. W przypadku badanego obiektu model symulacyjny był badany po to, aby znaleźć rozwiązania techniczne kompensujące wpływ uszkodzeń na pracę istotnych obiektów znajdujących się w linii przed miejscem wystąpienia uszkodzenia. Takimi rozwiązaniami może być wprowadzenie dodatkowego bufora lub dopasowanie wielkości buforów istniejących. Walidacja jest jednym z najważniejszych kroków w budowaniu modeli symulacyjnych, ponieważ dotyczy ona poziomu wiarygodności zbudowanego modelu. Najważniejszymi atutami artykułu są: wykorzystanie modelowania zakłóceń pracy systemu w modelu symulacyjnym, pokazanie jakie rozkłady statystyczne są do tego wykorzystywane, definicja miernika dla walidacji i kryteriów jego oceny w modelu symulacyjnym.

5

Multi-scale curvature tensor analysis of machined surfaces

Bartkowiak T., Brown C.

Archives of Mechanical Technology and Materials

|

2016

|

Vol. 36

44--50

EN

This paper demonstrates the use of multi-scale curvature analysis, an areal new surface characterization technique for better understanding topographies, for analyzing surfaces created by conventional machining and grinding. Curvature, like slope and area, changes with scale of observation, or calculation, on irregular surfaces, therefore it can be used for multi-scale geometric analysis. Curvatures on a surface should be indicative of topographically dependent behavior of a surface and curvatures are, in turn, influenced by the processing and use of the surface. Curvatures have not been well characterized previously. Curvature has been used for calculations in contact mechanics and for the evaluation of cutting edges. In the current work two parts were machined and then one of them was ground. The surface topographies were measured with a scanning laser confocal microscope. Plots of curvatures as a function of position and scale are presented, and the means and standard deviations of principal curvatures are plotted as a function of scale. Statistical analyses show the relations between curvature and these two manufacturing processes at multiple scales.

6

Wyznaczenie minimalnej liczby punktów pomiarowych w określaniu płaskości powierzchni z zastosowaniem współrzędnościowych technik pomiarowych

Bartkowiak T., Gessner A.

Mechanik

|

2014

|

R. 87, nr 8-9CD1

7-16

PL

W artykule przedstawiono analizę problemu określenia minimalnej liczby punktów pomiarowych koniecznych do określenia wartości błędu płaskości. W opracowaniu przedstawiono ujęcie statystyczne tego zagadnienia przyjmując, że przy powtarzalnym procesie technologicznym znany jest przybliżony rozkład odległości punktów pomiarowych od powierzchni zastępczej wyznaczonej dowolną metodą. Na podstawie znajomości rozkładu wyznaczono statystykę opisującą maksymalną oraz minimalną odchyłkę punktu i przeprowadzono analizę dla rozkładu normalnego odchyłek. Ponadto, w opracowaniu przedstawiono analizę płaskości powierzchni rzeczywistych obiektów z wykorzystaniem fotogrametrii.

EN

The article presents an analysis of minimal sample selection for flatness error evaluation by means of coordinate measurement. In the paper, statistical approach was presented, assuming that in the repetitive manufacturing process the distribution of deviations between surface points and the reference plane is stable. Based on the known statistical distribution, order statistics theorem was implemented to determine maximal and minimal point deviation statistics. Moreover, the case study was presented for the set of the tables which are part of machine tool structure. The statistical analysis was performed thanks to the photogrammetric measurement.

7

Identification of base plane parameters by means of Hough transform

Bartkowiak T., Gessner A.

Archives of Mechanical Technology and Automation

|

2014

|

Vol. 34, no. 2

3--15

EN

Hough Transform is a widely used method of recognizing shapes and objects from digital images. It was originally used for line detection from binary images, but together with the development of computational method, it was subsequently used for detecting more complex objects. In the paper, method of determination of geometrical parameters describing average machined or to-be-machined surfaces of casts, which can be created based on the clouds of points from coordinate machine measurements, was explained. The point cloud parameterization and its transformation into Hough space is explained. The identification of a shape is conducted by “voting”. Any characteristic point “votes” i.e. adds a certain value to the value of points in Hough space which represent the surfaces on which that point lies. The paper describes the constraints of space accumulation due to the limitations of memory size. The method of its minimization was presented. The final set of values contained maxima which represented parameters of the surfaces from the original cloud of points. In addition, presented are the results for a cast which was a part of frame structure of machine tool.

PL

Transformacja Hougha jest metodą szeroko stosowaną do rozpoznawania kształtów i obiektów ze zdjęć. Początkowo była ona wykorzystywana do detekcji linii z obrazów binarnych, a wraz z rozwojem technik obliczeniowych zaczęto ją stosować do detekcji coraz bardziej skomplikowanych obiektów. W artykule przedstawiono metodę określania parametrów geometrycznych opisujących uśrednione powierzchnie obróbkowe odlewów otrzymane na podstawie analizy chmury punktów pomiarowych uzyskanych z pomiarów współrzędnościowych. Opisano sposób parametryzacji chmury punktów i ich przekształcenie do przestrzeni Hougha. Kształt był identyfikowany przez głosowanie. Charakterystyczny punkt „głosował”, tj. dodawał pewną jednostkową liczbę do wartości tych punktów w zbiorze powierzchni, które reprezentowały powierzchnie przechodzące przez ten punkt. W artykule przedstawiono ograniczenia akumulacji przestrzeni ze względu na wielkość pamięci obliczeniowej oraz sposób minimalizacji tej przestrzeni. Wynikowy zbiór zawierał maksima reprezentujące powierzchnie wykryte w oryginalnej chmurze punktów reprezentującej odlew. Opisaną metodę zastosowano do automatycznej identyfikacji powierzchni obróbkowych odlewu stanowiącego fragment struktury nośnej obrabiarki.

8

Determination of minimal machining allowances in iron castings

Gessner A., Staniek R., Bartkowiak T.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2014

|

Vol. 38, nr 3

21--32

EN

Method of assessing of minimal machining allowances of casts using optical measurement is introduced. Inclination of technological surfaces, their flatness error as well as positioning of the workpiece on the machine tool have been taking into account. The minimal values of allowances are calculated based on the acquired cloud of points representing the surface, which is subsequently substituted with plane according to 3D least square method. Flatness error is calculated and used for determining the value of allowance on single surface by vector analysis. Minimization of volume to be machined by implementing genetic algorithm is presented. Minimal allowances obtained by the method constitute the constraints for further minimization of removed volume. Three sets of casts were measured and minimal machining allowances were determined and compared with ISO 8062:1997 and DIN 1680 - 1:1980 standards. Optimization of machining allowances results in decreasing the time and costs of manufacturing.

PL

W artykule określono minimalne naddatki obróbkowe metodą optyczną. Uwzględniono pochylenia technologiczne obrabianych powierzchni, błędy kształtu oraz dokładność pozycjonowania obrabianego odlewu na obrabiarce. Minimalne wartości naddatków ustalono na podstawie analizy chmury wartości współrzędnych punktów pomiarowych reprezentującej powierzchnię obrabianego odlewu. Wprowadzono płaszczyzny średnie wyznaczone metodą najmniejszych kwadratów. Algorytm genetyczny przyjęto jako metodę minimalizacji objętości materiału usuwanego w trakcie obróbki. Najmniejsze wartości naddatków stanowią granice minimalizacji objętości wiórów. Weryfikację przyjętych założeń prowadzono dla trzech różnych zestawów odlewów. Porównano wartości minimalne naddatków z wartościami normatywnymi wg ISO 8062:1997 oraz DIN 1680 - 1:1980. Minimalizacja objętości materiału skrawanego wpływa na zmniejszenie kosztów wytworzenia wyrobu i zmniejszenie czasu pracy obrabiarki.

9

Modelowanie płaszczyzn bazowych korpusów na podstawie pomiarów współrzędnościowych i ich zastosowanie w montażu selekcyjnym maszyn

Bartkowiak T., Gessner A.

Modelowanie Inżynierskie

|

2013

|

T. 16, nr 47

23--30

PL

Niniejsze opracowanie przedstawia sposób modelowanie płaszczyzn bazowych na podstawie chmury punktów pomiarowych, uzyskanej przy pomocy pomiarów współrzędnościowych i jego zastosowanie w montażu selekcyjnym maszyn. Chmury punktów reprezentujące powierzchnie bazowe są zastępowane płaszczyzną, której parametry uwzględniają błędy geometryczne komponentów maszyny. Na podstawie opracowanych modeli płaszczyzn bazowych określono metodę wyznaczania odchyłki geometrycznej zmontowanego zespołu korpusowego. Następnie sformułowano problem optymalizacyjny polegający na znalezieniu najlepszego dopasowania zespołów montażowych spośród dostępnych korpusów i rozwiązano go z wykorzystaniem algorytmu genetycznego. Opracowany algorytm zaimplementowano do rozwiązania zagadnienia montażu zestawu zespołów montażowych obrabiarki trójosiowej.

EN

The subject of this paper is a geometric model of mating surfaces derived from point cloud and its application into selective assembly of the machine tools. The mating surfaces of every part of the assembly are measured by the coordinate measurement system. The produced point cloud is substituted with the plane which parameters characterize geometric error of the components. On the basis of the derived models, method of calculating total deviation of assembled machine applying homogenous matrix transformation is described. The problem of best selective assembly of a set of machines is introduced and a genetic algorithm is implemented. As an example, the algorithm is verified with random algorithm in its application of determination of best assembly of set of cross tables.

10

Accuracy model of rotary indexing table

Bartkowiak T., Staniek R.

Archives of Mechanical Technology and Automation

|

2013

|

Vol. 33, no. 1

3--13

EN

The subject of this paper is an accuracy model of rotary indexing table based on Hirth coupling. Positioning accuracy of the table depends on the numerous factors, out of which pitch error plays the most important role. Theorem of order statistics and its application in modeling positioning accuracy is described. Based on the derived model, probability density function of maximal pitch values are presented in the paper. Linking maximal pitch error to the positioning accuracy is explained and the average accuracy errors of the rotary indexing table, depending on the number of gear teeth is shown. In order to compare the given results, Hirth couplings were manufactured and their pitch error was measured. It has been stated that positioning accuracy rises together with the total number of teeth.

PL

Tematem tego artykułu jest model dokładności podziału dyskretnego pozycjonera obrotowego, w którym pozycjonowanie odbywa się za pomocą uzębień czołowych Hirtha. Dokładność pozycjonowania stołu zależy od wielu czynników, z których największą rolę odgrywają sztywność i błąd podziałek uzębień. Teoria statystyki pozycyjnej została wykorzystana do modelowania tego zagadnienia. Na podstawie modelu opracowano funkcje gęstości prawdopodobieństwa opisujących rzeczywistą maksymalną wartość podziałki. W artykule powiązano ze sobą rzeczywistą maksymalną wartość podziałki z błędem podziału i na tej podstawie otrzymano zależność średniej dokładności pozycjonowania stołu obrotowego w zależności od liczby zębów uzębienia czołowego, za pomocą którego odbywa się pozycjonowanie. Celem porównania wartości teoretycznych nacięto trzy komplety uzębień i zmierzono błąd ich podziałki. Na podstawie analizy statystycznej otrzy¬manych wyników potwierdzono, że dokładność pozycjonowania wzrasta wraz ze wzrostem liczby zębów.

11

Dynamic analysis of collision of beam with rough obstacle

Bartkowiak T., Kamiński H., Sypniewska-Kamińska G.

Vibrations in Physical Systems

|

2012

|

Vol. 25

71--76

EN

Beam collision with an obstacle is studied in the work. It is presumed that the conditions, under which the motion of the beam before, during and after the collision is planar, are fulfilled. Friction forces between contacting surfaces of both objects are taken into consideration. The problem is solved using the Rigid Finite Element Method. Interaction between the beam and the obstacle, taking into account the elastic properties and surface roughness of the latter one, is modelled using the elastic element. Three different models of the interaction, corresponding to various conditions governing the process, have been presented. Numerical simulations for the three possible variants of collision have been conducted. The results for the three considered cases of the collision have been compared with data obtained using Routh method.