A 21. század méréstechnikai kihívásai

A méréstechnika elmúlt 30 évében a legnagyobb változást a hordozható mérőberendezések kifejlesztése hozta. Ez hozta ugyanis az ellenőrzést a gyártósorokhoz a lehető legközelebb. A változás – melyet az 1990-es évek elején a hordozható mérőkarok kifejlesztése váltott ki, és amit gyorsan követett a lézer trackerek elterjedése – teljesen a feje tetejére állította a hagyományos méréstechnikai módszereket. Ez lehetővé tette a gyorsabb és gyakoribb mérések elvégzését, ami hatalmas javulást eredményezett a reakcióidő és a minőség terén. A méréstechnikai laborok kényelmétől távol, ahol képzett minőségellenőrök dolgoznak a nehéz, stabil gránitasztalos koordináta-mérőgépeiken, a hordozható mérőkarok még mindig számos nagy kihívás előtt állnak.

Csuklós mérőkar vs. HandyPROBE hordozható optikai mérőrendszer

Akadályok

A gyártási környezetben a hordozható mérőberendezések felhasználói számos akadállyal találhatják magukat szemben nap mint nap: állandó rezgések, melyeket a gyártóeszközök bocsátanak ki; merev telepítési követelmények a mérőberendezés számára; hőmérsékleti és páratartalom-ingadozás; eltérő eszközkezelői előképzettség és tapasztalat.

Rezgésekből fakadó hibák

A rezgéseknek rengeteg forrása lehet egy gyártóüzemben vagy műhelyben, így pl. a közeli közúti és vasúti forgalom, a gyártóberendezések, a targoncák vagy akár maguk a gépkezelők. Ha az üzemcsarnok nincs megfelelően szigetelve rezgések ellen, akkor a rezgések a mérőrendszerre és a vizsgált munkadarabra is átterjednek, amit egy instabil állvány vagy egy rugalmatlan alap tovább erősíthet.

Talajrezgés az idő függvényében

Talajrezgés az idő függvényében

Példaként a fenti grafikon egy nyomásgerjesztéses talajrezgés függvényt (pillanatnyi sebesség az idő függvényében) ábrázol egy tervezett CMM-állomás helyén. A rezgéseket egy olyan gyárban rögzítették közvetlenül a CMM telepítése előtt, ahol présgépek dolgoznak jellemzően 1,06 inch/mp (26,9 mm/mp) sebességgel és 17 Hz-es (földben mért frekvencia) rezgéssel 50 lábnyi (15,24 m) távolságban.

A Creaform kísérletet végzett, melyben laboratóriumi körülmények között hasonló rezgésszintet állítottak elő, és egy 8 láb (2,44 m) hosszú többcsuklós mérőkarral valamint egy HandyPROBE hordozható optikai CMM rendszerrel hajtottak végre próbaméréseket. A kísérlethez egy robotot használtak fel, hogy kimutathassák az effajta rezgéseknek a hordozható CMM-ekre gyakorolt hatását. A mérőberendezéseket a robotkar végére szerelték fel, majd a robotot felprogramozták, hogy kicsi és gyors elmozdulásokat végezzen, melyek hasonlítanak a fenti példában kapott eredményekhez. A pontossági teszteket egy 2,5 méteres, kúpokkal felszerelt etalonon végezték, ami a VDI 2634 szabvány szerint végrehajtott pontossági teszteken általánosan elterjedt eszköz.

Rezgésmentes környezetben az eredmények mindkét mérőeszköz esetén hasonlók lettek, az átlagos négyzetes hiba gyöke (RMS=Root Mean Square) 0,018 mm volt a mérőkar esetén, míg az optikai CMM esetén 0,011 mm. A legnagyobb hibának a mérőkarnál 0,041 mm adódott, míg az optikai CMM-nél 0,031 mm.

Optikai CMM és csuklós mérőkar összehasonlítása 1

A rezgéssel gerjesztett rendszerek mérése során világosan látszik a dinamikus referenciafelvétel előnye: a mérőkar esetén az átlagos négyzetes hiba gyöke 0,039 mm, míg az optikai mérőrendszer esetén 0,013 mm. A maximum hiba 0,103 mm-t ért el a mérőkarnál, de optikai mérőrendszer esetén nem lépte át a 0,037 mm-t. Az optikai CMM teljesítménye nem romlott érzékelhető mértékben.

Optikai CMM és csuklós mérőkar összehasonlítása 2

Ez a kísérlet világosan bebizonyította, hogy a nem optikai elven működő hordozható mérőrendszerek veszítenek a pontosságukból, ha nem áll rendelkezésre rezgéscsillapító betétekkel felszerelt gránitasztal.

Felhasználói hibák

Létezik egy másik előny is, melyet a tanulmány során felismertek, méghozzá a felhasználókkal kapcsolatos hibák csökkenése. A CMSC 2011-es méréstechnikai tanulmányában található “Hogyan befolyásolja a viselkedés a mérést” című fejezet érdekes és részletes elemzést tartalmaz a felhasználó viselkedéséről a mérés folyamata során. Ez az elemzés néhány előre meghatározott méréstechnikai beállítással tesztelte a résztvevőket valós körülmények között. A felhasználók egyáltalán nem kaptak semmilyen eljárási utasítást vagy kezelési leírást.

Az emberi tényező a gyenge mérési eredmények egyik fő oka, derült ki a tanulmányból. A CMSC tanulmány alapján a dinamikus referenciafelvétel aktívan hozzájárul néhány emberi tényezőből fakadó hibalehetőség csökkentéséhez, mint pl. a bizonytalan környezetből, a nagy forgalomból vagy az instabil alkatrészből fakadó kockázat nem megfelelő felmérése.

Emberi tényező infografika

A dinamikus referenciafelvétel biztosítja a nagy pontosságú méréseket üzemi körülmények között, és aktívan csökkenti a felhasználó által elkövethető hibákat.

Forrás: CMSC Creaform

További információ:

A Werth Magyarország Kft. honlapján