Производственные и технологические процессы на предприятиях стремительно меняются из-за влияния Индустрии 4.0 и появления «умных» фабрик. Ключевые факторы трансформации — точные и надежные измерения, которые на протяжении многих лет обеспечивают координатно-­измерительные машины (КИМ) с ЧПУ. Однако концепция «умной» фабрики, основанная на взаимосвязанных системах, анализе данных в режиме реального времени и автоматизации процессов, стимулирует технологии КИМ к дальнейшему развитию.
В статье мы расскажем о современном состоянии технологии контроля геометрии с помощью координатно-­измерительных машин (КИМ) с ЧПУ, новых тенденциях, определяющих будущее отрасли, и покажем, как эти достижения обеспечивают плавную интеграцию в экосистему Smart Factory.

Основа точности производства

КИМ с ЧПУ уже давно являются эталоном в области 3D-контроля геометрии. Они выполняют высокоточные измерения сложных деталей, гарантируя соблюдение проектных требований и стандартов качества. Традиционные координатно-­измерительные машины с ЧПУ, использующие контактные измерительные датчики, десятилетиями помогали контролировать соответствие продукции требованиям и выполнять реверс-­инжиниринг в самых разных отраслях — от аэрокосмической и автомобилестроения до производства медицинского оборудования и электроники.

За последние годы КИМ значительно улучшились.

• Повышение точности и скорости
Производители постоянно совершенствуют механику КИМ, сенсорику и программные алгоритмы. Это повышает точность измерений и ускоряет сбор данных, что крайне важно для удовлетворения высоких требований к пропускной способности производственных линий.

• Передовая сенсорика
Помимо контактно-­триггерных датчиков КИМ с ЧПУ теперь используют различные контактные и бесконтактные технологии: современные контактные 3‑осевые и 5‑осевые сканирующие датчики, оптические датчики, лазерные сканеры, датчики шероховатости и системы технического зрения. Эти технологии позволяют бесконтактно измерить тонкостенные элементы или сложные геометрические формы, что значительно ускоряет и делает комплексным процесс сбора данных о контролируемом объекте.

• Усовершенствования метрологического ПО
Комплексные пакеты программного обеспечения для контроля — неотъемлемая часть работы координатно-­измерительных машин нового поколения. Они облегчают процесс написания управляющих программ для контроля, анализа данных, создания отчетов и интеграции с системами CAD/CAM. Эти программные средства становятся более мощными благодаря автоматизированным процедурам измерений, 3D-визуализации, интеграции в PLM-систему предприятия и анализу технологических процессов.

• Мультисенсорные возможности
Интеграция нескольких измерительных датчиков на одной платформе КИМ обеспечивает более комплексный подход к измерениям. Комбинирование контактных измерений с оптическим и лазерным сканированием или системами технического зрения позволяет фиксировать более широкий спектр данных об особенностях деталей в рамках единой автоматизированной установки.

Переосмысление роли КИМ с ЧПУ

«Умная» фабрика — новая модель производства, все этапы в которой соединены единой сетью, и данные поступают непрерывно. Это дает возможность контролировать процесс в реальном времени, заранее планировать техническое обслуживание оборудования и гибко управлять ресурсами. Чтобы координатно-­измерительные машины не потеряли актуальность, им нужно стать частью общей инфраструктуры «умного» производства. Они больше не могут ограничиваться функциями автономных измерительных инструментов. Вместо этого им важно обмениваться данными и взаимодействовать с другими системами.

Несколько ключевых тенденций определяют развитие технологии КИМ с ЧПУ в соответствии с требованиями «умного» производства.

• Подключение и интеграция данных
Бесперебойная связь между КИМ с ЧПУ и другими системами критически важна. Она предполагает интеграцию измерительного оборудования с системами производственного программного обеспечения, управления жизненным циклом продукции (PLM) и менеджмента качества (QMS). Стандартизированные коммуникационные протоколы обеспечивают необходимую совместимость при такой интеграции.

• Сбор и анализ данных в режиме реального времени
В концепции Smart Factory данные в режиме реального времени необходимы для оптимизации процессов и контроля качества. КИМ должны быстро и эффективно предоставлять данные измерений, обеспечивая немедленную обратную связь с производственным процессом. Это требует повышения скорости сбора данных, а также возможности обрабатывать и анализировать большие массивы данных в режиме реального времени.

• Автоматизация и роботизация
Интеграция координатно-­измерительных машин с роботизированными системами автоматизирует измерение и сортировку деталей, а также сокращает вмешательство в процесс оператора, увеличивает производительность и улучшает согласованность измерений. Роботизированные манипуляторы могут использоваться для загрузки и выгрузки деталей на рабочий стол КИМ, а также для манипулирования датчиками и сенсорами для решения сложных измерительных задач.

• Измерение в процессе производства
Ключевой тенденцией в интеллектуальном производстве является сокращение дистанции между зоной измерений и производственным процессом. Это предполагает внедрение КИМ или специализированных измерительных систем непосредственно в цехе, что обеспечивает обратную связь в режиме реального времени и сокращает время, необходимое для перемещения деталей и проверки их качества. Измерения в процессе производства также могут выявить и исправить отклонения от технологического процесса на ранней стадии, сведя к минимуму количество брака и переналадок.

• Технология цифрового двой­ника
Создание цифрового двой­ника производственного процесса предполагает моделирование всей производственной системы, включая КИМ. Это оптимизирует стратегии измерения, прогнозирует возможные проблемы и повышает общую эффективность производства.

Адаптация измерительных машин к будущим требованиям производства

Несколько ключевых технологических достижений позволяют современным КИМ с ЧПУ адаптироваться к будущим требованиям интеллектуального производства.

• Передовые сенсорные технологии
Разработка новой сенсорики, таких как датчики шероховатости, гиперспектральной визуализации и усовершенствованные оптические датчики, позволит КИМ собирать более полные данные о геометрии деталей и характеристиках поверхности. Эти датчики формируют представление о свой­ствах материала, чистоте поверхности и других важных параметрах.

• Искусственный интеллект и машинное обучение
Интеграция ИИ и алгоритмов машинного обучения в программное обеспечение координатно-­измерительных машин обеспечивает автоматизированный анализ данных, распознавание образов и прогнозирование технического обслуживания. ИИ можно использовать для оптимизации программ измерений, выявления аномалий в полученных данных и прогнозирования потенциальных отказов КИМ.

• Интеграция дополненной реальности (AR)  и виртуальной реальности (VR)
Технологии AR и VR улучшат работу КИМ, предоставляя операторам интерактивную визуализацию измерений, дистанционное обучение и отображение данных в режиме реального времени.

• Периферийные вычисления

• Обработка данных на границе сети, ближе к КИМ, сокращает время ожидания и улучшает обратную связь в режиме реального времени. Периферийные вычисления ускоряют анализ данных и принятие решений. Это один из решающих факторов в управлении замкнутым циклом в интеллектуальном производстве.

• Подключение к облаку
Подключение КИМ к облачному хранилищу обеспечивает централизованное хранение данных, доступ к ним и их анализ. Это позволяет удаленно отслеживать производительность КИМ с ЧПУ, обмениваться данными измерений и использовать облачные инструменты аналитики.
Интеграция КИМ с ЧПУ в «умные» фабрики открывает перед производителями широкие возможности. Используя передовые технологии и внедряя новые подходы к измерениям, предприятия могут улучшить качество продукции, снизить затраты и ускорить внедрение инноваций. Координатно-­измерительные машины, эволюционирующие от автономных инструментов контроля до неотъемлемых компонентов экосистемы Smart Factory, будут продолжать играть решающую роль в формировании будущего производства.
Процесс перехода к полностью интегрированным производственным процессам, управляемым данными, продолжается, и КИМ с ЧПУ готовы стать ключевым фактором этой трансформации.

Компания 3D Control (ООО «3Д К») является эксклюзивным дистрибьютором заводов — ­производителей современных координатно-­измерительных машин с ЧПУ и мультисенсорных измерительных машин с ЧПУ от заводов-­производителей Unimetro Precision Machinery Co., Ltd и PMT Technologies (Suzhou) Co., Ltd.

Специалисты 3D Control не только помогут подобрать или разработать индивидуальное решение для любой измерительной задачи, но и осуществят интеграцию измерительного комплекса в производственный процесс, возьмут на себя вопросы технического, гарантийного и послегарантийного обслуживания и ремонта.

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 3-2025