Laserbasert måling av verktøyposisjon

Abstract

Sandvik Coromant ønsket et prosjekt for å kartlegge hvorvidt laserbasert måling av verktøyposisjon kan være et av deres neste prosjekter, for å fortsatt være markedsledende på høyteknologisk maskineringsutstyr også i årene som kommer. Det foreligger en tanke om at laserbaserte verktøy vil være supplementerende for dagens verktøy med innebygde strekklapper, og at de på sikt også kan ta over markedsandelen til disse verktøyene.

Det er gjennomført et arbeid ved å se på sensorer, laserteknologi, komponenter relatert til laserteknologi og deres nøyaktighet. Et litteraturstudie er gjennomført for å skaffe et grunnlag for arbeidet, og det er gjennomført en rekke forsøk av ulikt omfang for å besvare oppgavens spørsmål og å underbygge egne oppfatninger rundt bruksområde og begrensninger for et system basert på laserteknologi. Det er sett på tidligere bruk av laser på relaterte bruksområdet, og det er kommmet opp forslag til hvordan dette kan kombineres med ønsket til Sandvik Coromant for implementering i verktøy i fremtiden.

For å underbygge de avgjørelsene som blir tatt i oppgaven er det gjennomført forsøk både hos NTNU Valgrinda i en eldre dreiebenk, og hos Sandvik Coromant på Ranheim i en nyere CNCstyrt dreiebenk. Det ble benyttet flere ulike sensorer og lasermoduler, forskjellig software og instrumenter for innsamling av data. Det kan nevnes en lasertracker av typen Leica AT960 med presisjon ned mot 1 µm.

Resultatene kommenteres underveis, og det redegjøres for feilkilder og tolkninger omkring data som hentes ut. Det blir gitt en anbefalning for videre arbeid og valg av komponenter basert på det som er observert underveis i arbeidet, med hensyn på fysisk størrelse, kompleksitet og funksjon. Oppgaven danner grunnlag for videre arbeid med konseptet.

Sandvik Coromant wanted a project to find out whether laser-based control of tool tip position could be one of their next inventions in order to fortify their position as a marked lead on hightech machining equipment also in the years to come. There’s a theory that laser-based tools will be supplementing today’s tools with built-in strain gauges, and that during the time to come they also might replace them completely.

A study on sensors, laser technology, components related to laser technology and their accuracy has been completed. A literature study has been conducted in order to provide the knowledge a task like this require, and a series of tests of different scales was done in order to answer the problems of the task and to back up solutions questioning both the usage and limitations of a system based on laser technology. It has been a study on previous usage of laser on related topics, and it has been developed suggestions on how to combine this with Sandvik Coromant’s desire to implement the technology into their tools in the future.

In order to substantiate the decisions taken during the work, tests have been made at NTNU Valgrinda in one of their lathes, and at Sandvik Coromant’s factory in a modern CNC-controlled lathe. Several different sensors and laser modules, software and instruments for collection of data were used during the tests. Among other a laser tracker of the type Leica AT960 with a precision close to 1 µm.

The results are discussed throughout the thesis, and sources of error and interpretations are accounted for. A recommendation is given for further work and a choice of components for implementation is given based on observations during the work, taking physical size, complexity and function into consideration. The thesis forms a foundation for further work on the concept.