Początki ramion pomiarowych CMM

Początki ramienia ROMER sięgają pierwszej połowy lat 70., gdy Homer Eaton - współzałożyciel firmy ROMER - zaprojektował pierwsze ramię pomiarowe do kontroli rur. Maszyna ta została wprowadzona na rynek przez korporację  Eaton Leonard. Wszystkie ramiona pomiarowe produkowane od tamtego czasu wiele zawdzięczają Vectorowi 1. Vector 1 - ramię pomiarowe do kontroli rur - to owoc nad wyraz bujnej wyobraźni Eatona, którego już od czasów szkolnych, gdy w garażu swoich rodziców zginał rury wydechowe w stylu kultowych amerykańskich hot rodów, fascynowały rury. Wniosek o przyznanie patentu został złożony 18 kwietnia 1974 roku. Niebawem został on zatwierdzony i otrzymał numer 3,944,798. Od tego momentu Homer Eaton miał prawo tytułować się ojcem ramion przegubowych.

Pierwszy egzemplarz ramienia Vector 1 był zamocowany na ławce i wykorzystywał komputer wielkości lodówki kompaktowej, aby uruchomić prymitywne oprogramowanie, również autorstwa Eatona. Urządzenie mogło mierzyć geometrię zgięć rur, m.in. rur wydechowych, wykorzystując zestaw styków elektrycznych umieszczonych wewnątrz głowicy w kształcie litery V.

Dopiero w późniejszym okresie ramię zostało przekształcone w urządzenie do pomiaru wszelkiego rodzaju innych elementów - nie tylko rur. Wraz z rozwojem technologii komputerowych, ramię stało się najpierw "przewoźne", a dopiero w erze laptopów naprawdę "przenośne".

W 1986 roku Homer Eaton oraz Romain Granger stworzyli firmę ROMER SARL (która obecnie należy do Hexagon Manufacturing Intelligence i produkuje ramiona pomiarowe ROMER w Oceanside w Kalifornii oraz w Montoire we Francji). Celem ROMER SARL było wprowadzenie na rynek metrologiczny przenośnych ramion przegubowych. Moment był niemal idealny, ponieważ właśnie nastąpił rozwój komputerów osobistych, potrzeby pomiarowe 3D w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym znacznie wzrosły, a tym samym popyt na tego rodzaju maszyny pomiarowe. Narodził się ROMER system 6.

Homer Eaton - obecnie na emeryturze - przez całe życie był wynalazcą i przedsiębiorcą. W swojej karierze zawodowej zajmował się pracami badawczo-rozwojowymi w dziedzinie urządzeń do przeprowadzania pomiarów i kontroli, elektroniki oraz oprogramowań. Ma na swoim koncie ponad tuzin patentów, a jego wkład w rozwój przemysłu metrologicznego jest naprawdę ogromny - efekty jego pracy będą odczuwalne jeszcze przez wiele lat. 

W ostatnim wywiadzie, który przeprowadził z nim Bill Fetter - Dyrektor ds. marketingu i komunikacji w firmie Hexagon Manufacturing Intelligence, Eaton wraca pamięcią do początków swojej kariery. Jako zasłużony pionier technologii dzieli się swoimi odkryciami i informacjami o rozwoju ramion przegubowych na przestrzeni ponad trzech dziesięcioleci.

FETTER: Jaki problem próbował Pan rozwiązać tworząc ramię Vector 1?

EATON: Próbowałem raczej zmierzyć ścieżkę geometryczną kształtu zgięcia rury niż przeprowadzać skomplikowane pomiary cech elementów - długości i kątów.

FETTER: Jaki poziom dokładności chciał Pan w tym czasie osiągnąć?

EATON: Pragnąłem osiągnąć dokładność rzędu  ...0.8 mm.

FETTER: Czy wyobrażał Pan sobie swój produkt jako rozwiązanie stosowane w głównym nurcie metrologii?

EATON: Nie, w tym czasie w ogóle sobie tego nie wyobrażałem.

FETTER: Czy w historii rozwoju produktu były momenty wielkiej euforii, które szczególnie utkwiły w Pana pamięci? Jeśli tak, jakie okoliczności temu towarzyszyły?

EATON: O tak, były takie momenty. Pierwszym z nich był jednoczesny pomiar punktu i wektora - w ten sposób powstało ramię przegubowe do pomiaru kształtów zgięć rur - Vector 1. Drugi moment to był nieograniczony zakres obrotu, gdzie dokonaliśmy digitalizacji nieprzetworzonych sygnałów enkodera i przesłaliśmy dane cyfrowe za pomocą pierścieni ślizgowych. Ostatni z nich stanowiła koncepcja GridLok ramienia wewnątrz niemal nieograniczonej przestrzeni pomiarowej, umożliwiająca wykonanie "żabiego skoku" bez akumulowania błędu   Cało piękno tkwiło w tym, że projekt ten zrealizowano niemal bez maszyn - to było osiągnięcie matematyczne z wykorzystaniem trójkątów.

FETTER: W którym momencie zdecydował Pan zrobić krok w kierunku pomiarów innych elementów?

EATON: W 1974 roku George Goodreau - kierownik zakładów w Westinghouse - zainspirował i zachęcił mnie do skonstruowania urządzeń do pomiaru łopat turbin na hali produkcyjnej. W tym celu stworzyliśmy kilka ruchomych ramion.

FETTER: Kiedy zdał sobie Pan sprawę, że technologia ta może przerodzić się w naprawdę przenośne rozwiązania pomiarowe?

EATON: To było pod koniec lat 80. Romain Granger przekonał mnie, że możemy stworzyć jeszcze lżejsze urządzenie o bardziej kompaktowym kształcie, dodając do niego jeszcze jedną oś. Mniej więcej w tym samym czasie firma Toshiba wprowadziła na rynek przenośny komputer.

FETTER: Co na początku stanowiło główną przeszkodę w mobilności urządzenia?

EATON: Istniały trzy główne przeszkody:
1. Przenośny komputer. "Minikomputer" ramienia Vector 1 ważył 40 funtów (ok. 18,5 kg)
2. Zostaliśmy odrzuceni i wygnani ze świata współrzędnościowych maszyn pomiarowych - wszędzie piętrzono przed nami przeszkody i trafialiśmy na ogromne pokłady arogancji.
3. Trwała i solidna podstawa dla ramienia.

FETTER: Jakie, według Pana, najbardziej interesujące zastosowanie znalazło ramię pomiarowe?

EATON: Był nim pomiar pianina Steinway - metrologia wkroczyła w świat sztuki pięknej.

FETTER: Co wolałby Pan wynaleźć: Maszynę czy Oprogramowanie?

EATON: Maszynę. Jest bardziej "namacalna" i kreatywna, a do tego stanowi wyzwanie.

FETTER: Obszerne tomy notatek, w których zapisywał Pan swoje pomysły i idee stały się już legendą w firmie ROMER. Ile z inwencji zamieszczonych w tych tomach zostało zrealizowanych w formie produktów bądź ich udoskonaleń?

EATON: Moje "notatkowe" idee zmieniły się w maszyny, elektronikę, oprogramowanie.... no cóż, w perspektywie długoterminowej powstało ponad 50 produktów. 

FETTER: Skąd czerpie Pan inspirację?

EATON: Ze stresu... Matki Innowacji!

FETTER: Co stanowiło najtrudniejsze wyzwanie konstrukcyjne w historii ramion pomiarowych?

EATON: Główne wyzwanie polegało na skręceniu przewodów w przegubach ramienia oraz wyeliminowaniu sprzężenia mechanicznego między enkoderem a osiami ramienia.

FETTER: Przyglądając się całej historii ramion pomiarowych, z jakiej zalety, funkcji bądź produktu jest pan najbardziej dumny?

EATON: Stanowczo z kalibracji ramienia. Stworzenie algorytmów matematycznych i artefaktów do kalibracji ramienia to fundament naszego sukcesu.