Souřadnicové měření je měření prostorových souřadnic prováděné pomocí CMM Souřadnicový měřicí stroj CMM je měřicí systém k měření prostorových souřadn

Transkript

1 Seminář z oboru GPS (Geometrické Specifikace Produktů) Současný stav v oblasti návaznosti souřadnicových měřicích strojů v systémech kvality Doc. Tykal Osnova: Úvod Zkoušení CMM: - typy zkoušek - podmínky - prostředky - postup Specifikace ISO VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 1 z 14

2 Souřadnicové měření je měření prostorových souřadnic prováděné pomocí CMM Souřadnicový měřicí stroj CMM je měřicí systém k měření prostorových souřadnic (souřadnicové měření) s prostředky pro pohyb snímacího systému a schopností určovat prostorové souřadnice na povrchu měřeného předmětu umístěného v měřicím objemu. Měřicí objem je měřicí oblast CMM stanovená současnými mezemi všech prostorových souřadnic měřených na CMM. CMM operuje se dvěma souřadnicovými systémy: - souřadnicovým systémem stroje, vztaženým na skutečné nebo vypočtené osy CMM - souřadnicovým systémem měřeného předmětu, vztaženým na měřený předmět Pro zabezpečení jednotnosti a správnosti měření na CMM je nezbytné definovat jednotlivé důležité faktory, ovlivňující činnost CMM, uvést příslušné specifikace a při realizaci měření je důsledně dodržovat. VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 2 z 14

3 CMM musí vyhovovat odpovídajícím specifikacím, které jsou zahrnuty v dokumentech GPS ve skupině ISO 10360, která sestává z následujících částí pod všeobecným názvem Geometrické požadavky na výrobky (GPS) Přejímací a periodická zkouška souřadnicových měřicích strojů (CMM): Část 1: Slovník Část 2: CMM používané pro měření lineárních rozměrů Část 3: CMM s osou otočného stolu jako čtvrtou osou Část 4: CMM používané v režimu skenování Část 5: CMM používající snímací systém s vícenásobnými snímacími doteky Část 6: Odhad chyb při výpočtu prvků přiřazených metodou nejmenších čtverců VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 3 z 14

4 Návaznost je vlastnost výsledku měření nebo hodnoty etalonu, kterou může být určen vztah k uvedeným referencím, zpravidla k národním nebo mezinárodním etalonům přes nepřerušený řetězec porovnávání, jejichž nejistoty jsou stanoveny Přínosem zkoušky indikace je, že výsledek měření má přímou návaznost na jednotku délky, metr, a že poskytuje znalost toho, jak CMM bude provádět podobné měření vzhledem k jednotce délky. Metr je délka dráhy, kterou proběhne světlo ve vakuu za 1/ sekundy VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 4 z 14

5 Zkoušení souřadnicových měřicích strojů Aby bylo možno CMM v praxi měření využívat, je nutno formou provedení zkoušek posoudit jeho technický stav. Zkoušky lze časově seřadit: Přejímací zkouška CMM - je soubor operací dohodnutých mezi výrobcem a uživatelem CMM k verifikaci technického stavu CMM udávaného výrobcem. Přejímací zkoušky se provádí podle specifikací a postupů výrobce. Periodická zkouška CMM - je zkouška verifikující, že technický stav CMM odpovídá požadavkům uživatele a je provedená podle stejných postupů jako přejímací zkouška. Periodické zkoušky se provádí podle specifikací výrobce a postupů uživatele. Mezikontrola CMM - je zkouška určená uživatelem a provedená mezi periodickými zkouškami pro udržení úrovně hodnověrnosti měření na CMM Jednotlivé části normy vytvářejí ucelený komplex dokumentů podporujících zabezpečování jednotnosti a správnosti měření na souřadnicových měřicích strojích. VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 5 z 14

6 Environmentální podmínky Jedná se o respektované meze pro dovolené podmínky prostředí, jako např. pro teplotu, vlhkost a vibrace v místě instalace, které ovlivňují měření;musí být specifikovány: - výrobcem v případě přejímací zkoušky; - uživatelem v případě periodické zkoušky. V obou případech je volba podmínek uvnitř specifikovaných mezí závislá na uživateli. Pracovní podmínky CMM musí při práci používat postupy uvedené v manuálu výrobce. Specifické oblasti v manuálu výrobce, na kterých se bude trvat, jsou např.: a) spuštění stroje, cyklus ohřívání; b) konfigurace systému snímacích doteků; c) proces čištění, špičky snímacího hrotu a referenční koule; d) kvalifikace snímacího systému. Špička snímacího hrotu a referenční koule by měla být před kvalifikací snímacího systému očištěna od nečistoty a zbytků maziva, které mohou ovlivňovat výsledky měření nebo zkoušky. VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 6 z 14

7 Snímací systém CMM je systém spojený s pinolou a sestávající ze snímací hlavy, z prodloužení snímací hlavy, systému výměny snímací hlavy, snímacího doteku, systému výměny snímacího doteku a prodloužení snímacího doteku. Snímací systém je spojen s pinolou. Snímací systém může být dotykový nebo bezdotykový. Snímací systém může být: - dotykový, vyžadující ke své funkci hmotný dotyk s měřeným povrchem, - bezdotykový, nevyžadující ke své funkci hmotný dotyk s měřeným povrchem; příkladem bezdotykového snímacího systému je optický snímací systém, vytvářející korigovaný měřicí bod snímáním pomocí optického systému. Snímací hlava je zařízení vytvářející signál během snímání. Video snímací hlava je optický bezkontaktní snímací systém využívající různé osvětlovací metody, schopnost zachycovat obraz a optický systém který, vytváří definovanou ohniskovou rovinu a schopnost zpracování obrazu k lokalizování hran nebo povrchů měřeného objektu VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 7 z 14

8 Standardní hodnota pro vyložení doteku snímací hlavy od osy pinoly je 150 mm (± 15 mm ); E 150. Snímací dotek je orientován kolmo na měřené vedení definované kalibrovanou zkušební délkou a zaměřen ve směru CMM osy. VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 8 z 14

9 Poloha 1 Prostorová úhlopříčka z bodu 1/0/0 do bodu 0/1/1 (X/Y/Z) Poloha 2 Prostorová úhlopříčka z bodu 1/1/0 do bodu 0/0/1 (X/Y/Z) Poloha 3 Prostorová úhlopříčka z bodu 0/1/0 do bodu 1/0/1 (X/Y/Z) Poloha 4 Prostorová úhlopříčka z bodu 0/0/0 do bodu 1/1/1 (X/Y/Z) Poloha Rovnoběžná s měřítky stroje, ve středu pohybu stroje VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 9 z 14

10 Poloha 1A Poloha 1B Poloha 2A Poloha 2B Úhlopříčka v rovině YZ z bodu ½/0/0 do bodu ½/1/1 (X/Y/Z) Úhlopříčka v rovině YZ z bodu ½/0/1 do bodu ½/1/0 (X/Y/Z) Úhlopříčka v rovině XZ z bodu 0/½/0 do bodu 1/½/1 (X/Y/Z) Úhlopříčka v rovině XZ z bodu 0/½/1 do bodu 1/½/0 (X/Y/Z) VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 10 z 14

11 Zkušební tělesa reprezentující kalibrovanou zkušební délku Záměrem je umožnit použití několika typů zkušebních těles k zkoušení CMM a zajistit jejich vhodné přizpůsobení, aby poskytly stejnou měřenou veličinu - kalibrovanou zkušební délku. Kalibrovaná zkušební délka je navržena k tomu, aby se detekovaly tři kategorie chyb CMM: - geometrické a tepelné chyby související s CMM mezi body na obou koncích zkušební délky; - chyba rozměru špičky snímacího doteku; - problém opakovatelnosti; je hodnocen účinkem jednoduchého snímacího bodu na obou koncích kalibrované zkušební délky. VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 11 z 14

12 Doporučuje se, aby CMM byl v intervalu mezi periodickými zkouškami pravidelně kontrolován. Interval mezi kontrolami by měl být stanoven podle podmínek prostředí a požadavků na technický stav. V závislosti na měřicích úlohách, pro které se bude CMM používat, mělo by se vybrat nejdůležitější z následujících, běžně, používaných zkušebních těles: podle potřeby zhotovené zkušební těleso, mající prvky, reprezentující typické geometrické tvary, je rozměrově stabilní, mechanicky robustní, a které má drsnost povrchu, která významně neovlivní nejistotu měření, deska s koulemi, deska s otvory, tyč s koulemi, tyč s otvory, tyč, která může být kinematicky umístěna mezi pevnou koulí a koulí snímacího doteku CMM, kruhové zkušební těleso, (např. kalibrovaný kroužek). Doporučuje se, aby materiál zkušebního tělesa měl koeficient teplotní délkové roztažnosti CTE podobný, jako typické měřené předměty, měřené na CMM. VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 12 z 14

13 Chyba měření délky E L je chyba indikace kalibrované zkušební délky měřené na CMM s délkou vyložení špičky snímacího doteku od osy pinoly velikosti L při použití jednoduchého snímacího bodu na každém konci kalibrované zkušební délky. Specifikovány jsou standardní hodnoty délky L: L = 0 a L = 150 mm. Chyba opakovatelnosti měření délky R 0 je rozsah (největší minus nejmenší) tří opakovaně měřených délek na CMM s nulovým vyložením špičky snímacího doteku od osy pinoly. Největší dovolená chyba měření délky MPEE L je největší hodnota chyby měření délky E L, dovolená specifikací. Specifikovány jsou standardní hodnoty délky L: L = 0 a L = 150 mm. Největší dovolená mez opakovatelnosti MPLR 0 je největší hodnota chyby opakovatelnosti měření délky R 0, dovolená specifikací Principem metody hodnocení je použití kalibrované zkušební délky, navázané na metr, k prokázání, zda je CMM schopen měření v rozmezí stanovené největší dovolené chyby měření délky na CMM s vyložením doteku snímací hlavy od osy pinoly velikosti 0 a L, MPEE 0 a MPEE L a v rozmezí stanovené největší dovolené meze opakovatelnosti MPLR 0. VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 13 z 14

14 Největší dovolená chyba měření délky MPE E 0 je extrémní hodnota E 0 dovolená specifikací Největší dovolená chyba měření délky v optické ose MPE E Z je extrémní hodnota E Z dovolená specifikací Největší dovolená chyba měření délky v ohniskové rovině MPE E XY je extrémní hodnota E XY dovolená specifikací Největší dovolená chyba kolmosti MPE E S je extrémní hodnota E S dovolená specifikací Největší dovolená chyba měření délky video snímací hlavy MPE E V je extrémní hodnota E V dovolená specifikací Největší dovolená mez chyby snímání MPL PF 2D je extrémní hodnota PF 2D dovolená specifikací Největší dovolená mez chyby snímání video snímací hlavy MPE PF V je extrémní hodnota PF V dovolená specifikací VUT v Brně, 30. května 2007 Návaznost CMM v systémech kvality Folie 14 z 14