Prowadzone w Zakładzie badania skupiają się na zagadnieniach dotyczących nadzorowania procesów obróbki skrawaniem z uwzględnieniem jakości wyrobu końcowego. Nie można utrzymać jakości wyrobów bez poznania zjawisk i mechanizmów decydujących o ukształtowaniu pożądanych cech jakości technologicznej wyrobu.

W celu zapewnienia odpowiedniej jakości wyrobów konieczne jest poszukiwanie nowych metod i rozwiązań konstrukcyjnych w dziedzinie metrologii technicznej zapewniających ciągłe nadzorowanie przebiegu technologicznego wyrobu. W Zakładzie realizowany jest program badań nadzorowania jakości z wykorzystaniem technik przetwarzania obrazu oraz sztucznej inteligencji.

System produkcyjny wymusza stosowanie rozbudowanych układów kontroli i diagnostyki - nadzorujących stan określonych elementów i parametrów systemu. Analiza zastosowań pozwoliła na opracowanie metodyki pomiarowej uwzględniającej następujące zagadnienia badawcze :

1. obiekt badań o kształcie nieregularnym:

.         w świetle przechodzącym - zarys przedmiotu, obecność przedmiotu w strefie obróbki, położenie narzędzi, palet,

.         w świetle odbitym - powierzchnie obrobione, powierzchnie zużycia na ostrzu, ubytki na przedmiocie, znaki technologiczne na narzędziach lub przedmiotach,

2. obiekt badań o kształcie regularnym powtarzalnym:

.         w świetle przechodzącym - wykonywanie gwintów, pomiar ze sterowaniem, koła zębate,

.         w świetle odbitym - pozostałości w otworach przedmiotu, obecność wiórów w niedozwolonych miejscach.

Stworzony system jest komputerowym wizyjnym mikroskopem dwuobrazowodowym, który daje się zastosować na systemach elastycznych. Zestaw, składający się z oświetlacza, obiektywów, obrazowodów może być obsługiwany przez robot, który chwyta go i przenosi do strefy obróbki, ustawia w pozycji zapewniającej uzyskanie właściwego obrazu obserwowanego obiektu. Dla ustawienia wymaganej jakości obrazu zapewniono możliwość regulacji położenia obiektywu i oświetlacza.

Dodatkowo na końcową jakość produktu wpływa wiele innych czynników. Zagadnieniem realizowanym przez Zakład jest więc badanie cieczy chłodząco-smarujących zarówno pod względem ich wpływu na jakość wyrobu, jak i możliwości ich późniejszej utylizacji. Realizowane są też badania nad oceną wpływu czynnika ludzkiego na jakość końcową wyrobu.

1.1         Monitorowanie jakości wymiarowo-kształtowej przedmiotu obrobionego

Realizacja prac w zakresie metod pomiarowych opartych na przetwarzaniu cyfrowej reprezentacji obrazu umożliwiła opracowanie i wykonanie systemu komputerowej analizy zarysu gwintu do rozpoznawania oraz jakościowej i ilościowej oceny zarysów.

Obraz pozyskiwany z pliku graficznego przetwarzany jest metodami filtracji splotowych i statystycznych. W wyniku otrzymywany jest poprawiony obraz bez szumów i zakłóceń, który następnie jest binaryzowany i filtrowany filtrami krawędziowymi. W wyniku tych przekształceń uzyskiwany jest obraz zarysu gwintu. Powstały w ten sposób obraz porównywany jest z zarysem wzorcowym w celu jego oceny. W dowolnym momencie przetwarzania można dokonać pomiarów liniowych odległości i kątów między dowolnymi punktami obrazu, a wyniki zapisać w pliku tekstowym. Zapis uzyskanych wyników następuje w postaci pliku graficznego z możliwością jego kwalifikacji jakościowej oraz pliku bazodanowego z możliwością jego dalszej obróbki do oszacowania dokładności wykonania.

1.2         Monitorowanie jakości powierzchni obrobionej

Metoda monitorowania jakości powierzchni obrobionej polega na wykorzystaniu obrazu cyfrowego tej powierzchni jako źródła informacji o jej jakości.

Obraz powierzchni obrobionej można uznać za jednolitą teksturę, przy czym teksturę należ rozumieć według definicji, że obszar obrazu posiada stałą teksturę jeśli zbiór jego lokalnych własności w tym obszarze jest stały, wolnozmienny lub aproksymacyjnie okresowy. Można zastosować metody klasyfikacji tekstur, w których wyróżnia się trzy etapy: pomiar, ekstrakcję cech i dyskryminację. Pomiar polega na pozyskaniu obrazu powierzchni obrobionej, ekstrakcja cech polega na opisaniu obrazu wskaźnikami tekstury, a następnie dobraniu kilku cech o dominującej zdolności dyskryminacyjnej.

Estymatorem jest sztuczna sieć neuronowa ze zoptymalizowaną liczbą neuronów w warstwach i czasem uczenia. Wyznaczanie parametrów estymatora polega na minimalizacji błędu między poszczególnymi wartościami odniesienia parametrów powierzchni obrobionej a wartościami wyjściowymi z estymatora, którego wejścia stanowią matematyczne wskaźniki obrazu cyfrowego powierzchni obrobionej. Podstawą metody jest układ pomiarowy do akwizycji cyfrowych obrazów powierzchni obrobionej.

1.3         Monitorowanie wykorzystania cieczy chłodząco - smarujących

Właściwy dobór ośrodka, w którym odbywa się dany proces obróbkowy, ma bardzo istotny wpływ na końcowy efekt technologiczny i ekonomiczny procesu produkcyjnego. Taki stan rzeczy wynika głównie z nieznajomości wpływu płynu obróbkowego na proces obróbki skrawaniem.

Prawidłowy dobór i właściwa eksploatacja cieczy obróbkowych mogą być źródłem oszczędności, wynikających ze zwiększenia wydajności obróbki, polepszenia jakości powierzchni obrobionego przedmiotu, zwiększenia trwałości narzędzia oraz wielu innych istotnych dla przedmiotu i narzędzia czynników. Zasady właściwego doboru cieczy obróbkowej opierają się na bardzo wszechstronnych badaniach jej charakterystyk fizykochemicznych i właściwości użytkowych.

Aby prawidłowo dobrać ciecz, konieczna jest znajomość podstawowych zasad procesu skrawania oraz roli jaką spełnia w tym procesie ciecz obróbkowa. W celu poprawienia własności smarnych cieczy obróbkowych wprowadza się do niej jako dodatki różne związki chemiczne. Zabieg poprawiający jedną, pogarsza jednocześnie inną właściwość cieczy obróbkowej. Dobór cieczy obróbkowych dla konkretnego procesu obróbki skrawaniem polega na ustaleniu ważności żądanych właściwości cieczy i dobraniu takiej, która ma je optymalne.

W dobie silnych nacisków na ochronę środowiska naturalnego i zabezpieczenia właściwych warunków pracy człowieka coraz więcej firm rozpatruje możliwość obróbki na sucho.

1.4         Monitorowanie jakości przedmiotu obrobionego z uwzględnieniem czynnika ludzkiego

Jakość przedmiotu obrobionego jest wynikiem wielu czynników, w tym czynnika ludzkiego. Człowiek w procesie pracy podejmuje wiele decyzji dotyczących doboru materiału narzędziowego i cieczy obróbkowych. On też decyduje o okresie trwałości ostrza oraz o korzystniej i niekorzystnej postaci wióra.

1.5         Modyfikacja geometrii ostrza skrawającego

Zastosowanie modyfikacji ostrza  pozwala uzyskać:

.         stabilność parametrów chropowatości,

.         dokładność wymiarów,

.         uniwersalność zastosowania.

Rozwiązanie dotyczy modyfikacji geometrii ostrza, mającej istotny wpływ na wynik obróbki wykańczającej skrawaniem. Ostrze skrawające według patentu prof. B.Storcha charakteryzuje się tym, że na powierzchni przyłożenia, w otoczeniu wierzchołka, wykonana jest mała powierzchnia styczna, równoległa do zamierzonego kierunku posuwu. Powierzchnia ta wykonana jest na głębokości do 0,05 mm w kierunku prostopadłym do posuwu. Geometryczny kształt ostrza po modyfikacji pozostaje przez długi czas obróbki niezmieniony.

Uniwersalność wynalazku, pozwala wykorzystać proponowane zmiany geometrii ostrza dla dowolnych narzędzi skrawających, wykorzystywanych do obróbki wykańczającej. Rozwiązanie przedstawione w patencie, może być zastosowane w przypadku geometrii ostrza nowego jak i po częściowym zużyciu. Modyfikacja geometrii ostrza, nie wymaga specjalnego oprzyrządowania, trwa niewielką ilość czasu, liczoną w ułamkach sekund i może być włączone w operację przygotowania ostrza bez zmiany obrabiarki.

Rozwiązanie stało się przedmiotem patentu ogłoszonego w WUP 03/98.

1.6         Skrawanie z wykorzystaniem cieczy kriogenicznych

Podstawowym założeniem chłodzenia kriogenicznego jest zmiana właściwości przedmiotu obrabianego.

Materiały plastyczne po obniżeniu temperatury stają się bardziej kruche co wpływa na sposób tworzenia i postać wiórów, powierzchni obrobionej, śladów zużycia na ostrzu skrawającym.

W ZMPT z użyciem cieczy kriogenicznych prowadzone są badania na materiałach zaliczanych jako trudnoobrabialne (stop tytanu, stop aluminium) w procesach toczenia, frezowania i wiercenia.

2          Kierunki rozwoju Zakładu na najbliższych kilka lat

Największą potrzebą Zakładu jest rozwój skromnej bazy laboratoryjnej. Działania są skierowane na pozyskanie nowych laboratoriów oraz wyposażenie ich w sprzęt i aparaturę umożliwiającą prowadzenie badań naukowych na nowoczesnym poziomie.

Podstawowym elementem pierwszoplanowym jest zarazem rozwój kadry oraz pozyskanie specjalistów z zakresu tematyki badawczej realizowanej w Zakładzie i ze względu na prowadzoną dydaktykę.

Przewiduje się otwarcie najmniej dwóch przewodów doktorskich z zagadnień cyfrowej techniki w monitorowaniu obróbki skrawaniem. Z dziedzin pokrewnych, związanych z ergonomią w środowisku technologicznym, przewiduje się realizację jednej lub dwóch prac doktorskich.