Česká metrologická společnost Novotného lávka 5, 116 68 Praha 1 tel/fax: 1 08 54 e-mail: cms-zk@csvts.cz www.csvts.cz/cms Kalibrační postp KP 1.1.3/06/13 TRACKER (LASER TRACKER LEICA) Praha říjen 013
KP 1.1.3/06/13 strana /13 Vzorový kalibrační postp byl zpracován a financován ÚNMZ v rámci Plán standardizace Program rozvoje metrologie 013 Číslo úkol: VII/1/13 Zadavatel: Česká repblika Úřad pro technicko normalizaci, metrologii a státní zkšebnictví, organizační složka stát Řešitel: Česká metrologická společnost Zpracoval:Ing. Lboš Zachoval, Bc. Ondřej Košťák Revize:013 ÚNMZ, ČMS Neprodejné: Metodika je volně k dispozici na stránkách ÚNMZ a ČMS. Nesmí však být dále komerčně šířena.
KP 1.1.3/06/13 strana 3/13 1. Předmět kalibrace Tento kalibrační postp se vztahje poze na kalibraci Laser Trackerů od firmy LEICAGeosystems. Jedná se o speciální typy sořadnicových měřicích strojů (CMM). Laser Trackery vyžívají k odměřování vzdálenosti princip laserové interferometrie (IFM) a absoltního měření (ADM), ke snímání povrch měřeného předmětpak dotykovo (taktilní) sond (T-PROBE), nebo bezdotykovo laserovo skenovací sond (T-SCAN). Měřicí rozsah těchto strojů se předpokládá do 9000 mm v měření do dálky a 500 mm v měření do výšky. Tato metodika předpokládá požití typů etalonů tyče s kolemi (ballbar) a tyče s kželi (scalebar). Primárně doporčjeme kalibraci dle metodiky výrobce, ovšem ta je časově náročnější a jso k ní zapotřebí speciální etalony. Kalibrace popsaná v tomto kalibračním postp se týká, jak vstpní přejímky tzn. vstpní kontroly, resp. prvotní kalibrace (PK), tak i rekalibrace (RK) během požívání CMM. Termín zkoška ve smysl normy ČSN EN ISO 10360 se zde nahrazje termínem kalibrace.. Sovisející normy a metrologické předpisy ČSN EN ISO 10360-1: 001 ČSN EN ISO 10360-: 010 VDI/VDE 634 BLATT 1 VDI/VDE 634 BLATT VDI/VDE 634 BLATT 3 ČSN EN ISO/IEC 1705: 005 (GPS) Přejímací a periodické zkošky sořadnicových měřicích strojů (CMM) Část 1: Slovník [1] Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkošky sořadnicových měřicích strojů (CMM) - Část : Sořadnicové měřicí stroje požívané pro měření lineárních rozměrů [] Optical 3D measringsystems - Imaging systemswithpoint - by-pointprobing[3] Optical 3D measringsystems - Optical systemsbased on areascanning[4] Optical 3Dmeasringsystems - Mltiple viewsystemsbased on areascanning[5] Poszování shody - Všeobecné požadavky na způsobilost zkšebních a kalibračních laboratoří [6] ČSN EN ISO 1453-1: 000 (GPS) - Zkošení obrobků a měřidel měřením - Část 1: Pravidla rozhodování o prokazování shody nebo neshody se specifikacemi [7] ČSN EN ISO 1453-: 011 (GPS) - Kontrola obrobků a měřicího vybavení měřením - Část : Návod pro odhad nejistoty měření v GPS, při kalibraci měřicího vybavení a při ověřování výrobk [8] ČSN EN ISO 1453-3: 011 (GPS) - Kontrola obrobků a měřicího vybavení měřením - Část 3: Směrnice k dosažení sohlas na základě stanovené nejistoty měření [9] EA 4/0 (001) Vyjadřování nejistot měření při kalibracích [10]
KP 1.1.3/06/13 strana 4/13 TNI 01 0115:009 Mezinárodní metrologický slovník Základní a všeobecné pojmy a přidržené termíny (VIM) [11] VDA 5 (011) Management kvality v atomobilovém průmysl - Vhodnost kontrolních procesů [1] ČSN P ENV 13005: KP1.1.3/0/13 EA 4/07 Pokyn pro vyjádření nejistoty měření[13] Sořadnicový měřicí stroj (CMM) portálový [14] Návaznost měřicího a zkšebního zařízení na státní etalony [15] 3. Kvalifikace pracovníků provádějících kalibraci Kvalifikace pracovníků provádějících kalibracije dána příslšným předpisem organizace. Tito pracovníci se seznámí s tímto kalibračním postpem, příp. s dalšími vzorovými kalibračními postpy ČMS rčenými ke kalibraci CMM a sovisejícími předpisy a normami vedenými v článk. Doporčje se potvrzení odborné způsobilosti těchto pracovníků prokázat vhodným způsobem například osvědčením o odborné způsobilosti, osobním certifikátem, školením od výrobce/dodavatele apod. 4. Názvosloví, definice Pro účely tohoto kalibračního postp platí tyto definice: LASER TRACKER Zařízení, které je schopné zaměřit se na laserový paprsek odražený od odražeče/reflektor a rčovat takpoloh tohoto odražeče/reflektor vzhledem k sobě samotném, CMM sořadnicový měřicí stroj, IFM laserová interferometrie, ADM absoltní měření vzdálenosti, T-SCAN rční zařízení, které za pomoci kamery a laser vyžívá trianglační metody ke snímání tvar měřeného předmět, T-PROBE dotyková sonda, T-CAM kamera Laser Tracker rčená ke snímání orientace T-SCAN a T-PROB, BALLBAR tyč s kolemi, SCALEBAR tyč s kželi, MPE maximální mezní chyba sořadnicového měřicího stroje, Další pojmy a definice jso obsaženy v příslšných normách (viz článek ), zejména v ČSN EN ISO 10360-1 a TNI 01 0115, a v pblikacích věnovaných metrologické terminologii. 5. Měřidla a pomocná měřicí zařízení potřebná pro kalibraci Ballbarse dvěma kolemi, doporčený minimální průměr kole = 50 mm, Scalebars kželi o průměr 1,7 mm, rozteč kželů po 00 mm, Měřické pásmo, nebo laserový dálkoměr (rozsah 8 m),
KP 1.1.3/06/13 strana 5/13 Digitální teploměr (rozlišení 0,1 C). Pozn.: Všechna požitá měřidla a pomocná měřicí zařízení msí být navázány na vhodný etalon splatno kalibrací. 6. Obecné podmínky kalibrace referenční podmínky Rozměry prostor potřebného ke kalibraci: šířka 5 m délka 10 m výška 3 m, Podlaha: mechanicky pevná, bez vibrací, Prostředí: bez zdrojů silného bodového světla nebo tepla, bez flktace vzdch, Teplota prostředí: (±) C, Změna teploty vzdch: max. 1 C/h, Relativní vlhkost vzdch: max. 80 %RH, nekorozní prostředí. Tato zařízení jso zpravidla vybavena meteorologicko stanicí, která si sama měří okolní teplot, vlhkost a tlak vzdch a pomocí nich kompenzje výsledky měření. 7. Rozsah kalibrace Kalibrace je rozčleněna do dvo kroků, při kterých se ověří přesnost odměřovacího systém (IFM/ADM) v kombinaci s dano sondo (T-SCAN/T-PROBE). 1) Kalibrace Laser Tracker s T-PROBEm. ) Kalibrace Laser Tracker s T-SCANem. 8. Kontrola dodávky a příprava 8.1 Kontrola dodávky. Ověření úplnosti měřicího zařízení (Laser Tracker, T-CAM, T-SCAN, T-PROBE, kalibrační pomůcky) 8. Čištění a předběžná kontrola Příprav Laser Tracker ke kalibraci provádí obslha dle požadavků výrobce. 8.3 Příprava měřidla Před počátkem kalibrace je ntné stroj zapnot a nechat minimálně 30 minzahřát na provozní podmínky. V tomto čase rovněž stroj načítá podmínky prostředí.
KP 1.1.3/06/13 strana 6/13 9. Postp kalibrace 9.1. Kontrola T-SCAN pomocí ballbar a) Ballbar postavímekolmo k Tracker do vzdálenosti m (viz 9. 3. IV) od Tracker, b) T-SCANEm nasnímáme povrch kole A, přitom dbáme na to, aby byl T-SCAN ve správné vzdálenosti od snímané kole (skenje se v rovině, která tvoří tečn ke koli) a zároveň se snažíme koli nasnímat ze 4 základních pohledů (faců), tak aby kole byla co nejkompletnější. V každém z těchto pohledů provedeme skeny, přičemž je vždy ntné vyžít zadní reflektor T-SCAN (z důvod kompletnosti kole vyhodnocení střed), c) totožný postp jako v bodě b provedeme snímání kole B, d) v měřicím softwar vyhodnotíme průměry nasnímaných kolí a zároveň polohy jejich středů včetně vzájemné vzdálenosti, e) měření a vyhodnocení (body b až d) opakjeme 3x pro dano poloh, f) body b až eopakjeme ve vzdálenostech 4 m a 6 m opět v kolmé poloze etalon k Tracker. g) Vzhledem k tom, že poloh ballbar vůči Tracker nemůžeme z důvod kompletnosti naskenovaní kolí nějak výrazně měnit (důvodem je vyločení chyby polohování T-CAM), doporčjeme před kalibrací T-SCAN nejprve provést kalibraci T-PROB (viz 9. 1. g).. 9.. Kontrola T-PROBE pomocí scalebar a) Do T-PROB vložíme kalibrační dotek (ø 1,7 mm výrobcem rčený ke kalibraci), který zároveň nastavíme v softwar, b) scalebarpoložíme kolmo k Tracker do vzdálenosti m (viz kapitola 9. 3. I) před Tracker.Nejprve proměříme kžel ve vzdálenosti 0 mm, poté provedeme měření na kžel ve vzdálenosti 400 mm. Při snímání dbáme na to, aby se T-PROBE nacházel v ideální poloze (svítí poze prostřední zelená dioda). Toto opakjeme 5x, c) po každém měření vyhodnotíme v softwar vzdálenosti středů kželů, d) ve stejné vzdálenosti scalebarod Trackeropět 5x proměříme vzdálenost (0 800) mm, e) ve stejné vzdálenosti scalebarod Trackeropět 5x proměříme vzdálenost (0 100) mm, f) ve stejné vzdálenosti scalebarod Trackeropět 5x proměříme vzdálenost (0 1600) mm, g) Z důvod vyločení možné chyby polohování T-CAM se důrazně doporčje provést ve vzdálenosti m od Tracker kroky b až f i v jiné než poze kolmé poloze scalebar k Tracker. (doporčené polohy scalebar viz kapitola 9.3. II a III), h) body b až f opakjeme ve vzdálenostech 4 m a 6 m opět v kolmé poloze etalon k Tracker.. Pozn.: Pásmo, nebo laserový dálkoměr požíváme k orientačním odměřování správné vzdálenosti etalonů od Tracker. Vzdálenost pak odměřjeme od T-CAM v místech odkd vychází laserový paprsek (s přesností ±40 mm). Teploměrem měříme teploty etalon na začátk a na konci kalibrace, příp. během kalibrace.
KP 1.1.3/06/13 strana 7/13 9.3. Kalibrační polohy I) Kolmo (základní kalibrační poloha scalebar při kalibraci T-PROB) Tracker laserový paprsek T-PROBE scalebar II) Svisle (poloha scalebar při kalibraci T-PROB) III) Podélně (poloha scalebar při kalibraci T-PROB)
KP 1.1.3/06/13 strana 8/13 IV) Kolmo (základní kalibrační poloha ballbar při kalibraci T-SCAN) Tracker T-SCAN ballbar 10. Vyhodnocení kalibrace 10.1 Vyhodnocení výsledků měření (postp) Provedeme vyhodnocení měření vzdáleností středů kolí ballbar/kželů scalebar. Všechny naměřené hodnoty vyhodnocjeme podle předpisů normy ČSN EN ISO 10360, popř. VDI/VDE 617. Naměřené hodnoty porovnáváme s předepsanými parametry Tracker (CMM), které jso dány vzorcem: MPE A. Tento vzorec se většino vztahje na rozšířeno nejistot (mezní chyb) 95%, tj. pro k =. Naměřené hodnoty, resp. úchylky od sktečné hodnoty, a vypočtené hodnoty zapisjeme do tablky, která je sočástí kalibračního protokol. Zjištěné maximální úchylky a opakovatelnost se porovnají s dovoleno chybo (tolerancí) CMM. Příklad zápis tablky naměřených a vypočtených hodnot: Tracker: MPE 60 μm, pro měrk 1000 mm je mezní chyba MPE 60μm Etalon osa 1. měření. měření 3. měření tolerance maximální opakovatelnost mm poloha Tracker úchylka mm μm 1000,0015 X střed 999,995 1000,008 1000,010 ± 60,0 8,5 15,0 Porovnáním všech hodnot definjeme výsledek měření: VYHOVUJE - jso-li všechny naměřené hodnoty v toleranci předepsané výrobcem (požadované živatelem). OMEZENÉ POUŽITÍ - Tracker vyhovje po dohodě s živatelem, to znamená, že byly naměřeny některé hodnoty mimo toleranci předepsano výrobcem, ale ještě vyhovjí živateli. Tracker se označí nálepko OMEZENÉ POUŽITÍ. NEVYHOVUJE - Tracker byly při kalibraci zjištěny výsledky mimo toleranci. Tracker se označí nálepko MIMO PROVOZ nebo NEPOUŽÍVAT.
KP 1.1.3/06/13 strana 9/13 10. Rozhodntí o výsledk kalibrace Na základě zkošek (vedených v článk 9) a jejich vyhodnocení (vedených v článk 10.1) rozhodne odpovědný pracovník, popř. vedocí metrologického střediska, zda kalibrovaný Tracker vyhovje či nevyhovje stanoveným požadavkům. Výsledek rozhodntí se zanese do protokol o kalibraci. Nevyhoví-li Tracker při prvotní kalibraci požadavkům vedeným ve smlově (technickém zadání), resp. v dodacím list pro daný Tracker, předá se tento Tracker k reklamačním řízení. Nevyhoví-li Tracker při rekalibraci požadavkům vedeným v technické dokmentacitracker, resp. požadavk (definici) živatele Tracker, předá se Tracker k servisním seřízení. Uživatel (majitel) Tracker dále rčí dob platnosti kalibrace (na základě četnosti jeho požívání, změn měřených úchylek v porovnání s předchozími kalibracemi, s přihlédntím k účel a způsob jeho požívání), pokd již není tato doba stanovena jiným metrologickým předpisem, např. řádem podnikové metrologie. Platnost kalibrace zaniká, a tím je i Tracker vyřazen z požívání, jestliže: a) Uplynla doba platnosti kalibrace, b) byly provedeny úpravy Tracker, zejména korekčních faktorů, které moho ovlivnit jeho metrologické vlastnosti, dále změny snímacího systém nebo měřicích SW, c) Tracker byl poškozen tak, že mohl ztratit některo vlastnost rozhodno pro kalibraci, d) byla znehodnocena nebo odstraněna kalibrační značka, e) je zjevné, že i při neporšené kalibraci ztratil Tracker požadované metrologické vlastnosti. 11. Kalibrační list 11.1 Náležitosti kalibračního list Kalibrační list by měl obsahovat minimálně následjící údaje: a) název a adres kalibrační laboratoře, b) pořadové číslo kalibračního list, očíslování jednotlivých stran, celkový počet stran, c) jméno a adres zadavatele, resp. zákazníka, d) název a identifikační číslo kalibrovaného měřidla, popřípadě jméno výrobce, e) datm přijetí Trackerke kalibraci, datm provedení kalibrace a datm vystavení kalibračního list, f) rčení specifikace platněné při kalibraci nebo označení kalibračního postp (v tomto případě KP 1.1.3/06/13), g) podmínky, za nichž byla kalibrace provedena (hodnoty ovlivňjící veličiny apod.), h) měřidla požitá při kalibraci, i) obecné vyjádření o návaznosti výsledků měření (etalony požité při kalibraci), j) výsledky měření a s nimi spjato nejistot měření a/nebo prohlášení o shodě s rčito metrologicko specifikací, k) jméno pracovníka, který měřidlo kalibroval, jméno a podpis odpovědného (vedocího) pracovníka, razítko kalibrační laboratoře.
KP 1.1.3/06/13 strana 10/13 Poznámka: Pokd se Tracker kalibrje mimo stálé prostory kalibrační laboratoře, vede se v kalibračním listě místo, kde byl Tracker kalibrován. Akreditovaná kalibrační laboratoř navíc vede přiděleno kalibrační značk a odkaz na akreditaci. Sočástí kalibračního list je též prohlášení, že vedené výsledky se týkají poze kalibrovaného předmět a kalibrační list nesmí být bez předběžného písemného sohlas kalibrační laboratoře pblikován jinak než celý. Pokd provádí kalibrační, resp. metrologická laboratoř kalibraci pro vlastní organizaci, může být kalibrační list zjednodšen, případně vůbec nevystavován (výsledky kalibrace moho být vedeny např. v kalibrační kartě měřidla nebo na vhodném nosiči, popř. v elektronické paměti. I v tomto případě však msí kalibrační laboratoř zpracovat záznam o měření (s vedenými měřenými hodnotami) a archivovat jej. 11. Protokolování Originál kalibračního list se předá zadavateli kalibrace. Kopii kalibračního list si ponechá kalibrační laboratoř a archivje ji po dob nejméně pěti let nebo po dob stanoveno zadavatelem zároveň se záznamem o kalibraci. Doporčje se archivovat záznamy a kalibrační listy chronologicky. Výsledky kalibrace se moho v solad s případnými podnikovými metrologickými dokmenty zanášet do kalibrační karty měřidla nebo kládat do vhodné elektronické paměti. 11.3 Umístění kalibrační značky Po provedení kalibrace může kalibrační laboratoř označit kalibrované měřidlo kalibrační značko, popř. kalibračním štítkem. Pokd to není výslovně vedeno v některém podnikovém metrologickém předpis, nesmí kalibrační laboratoř vádět na kalibrační štítek datm příští kalibrace. 1. Péče o kalibrační postp Originál kalibračního postp je ložen jeho zpracovatele, další vyhotovení jso předána příslšným pracovníkům podle rozdělovník (viz čl. 13.1 tohoto postp). Změny, popř. revize kalibračního postp provádí jeho zpracovatel. Změny schvalje vedocí zpracovatele (vedocí kalibrační laboratoře nebo metrolog organizace). 13. Rozdělovník, úprava a schválení, revize 13.1 Rozdělovník Kalibrační postp Převzal Výtisk číslo Obdrží útvar Jméno Podpis Datm
KP 1.1.3/06/13 strana 11/13 13. Úprava a schválení Kalibrační postp Jméno Podpis Datm Upravil Úprav schválil 13.3 Revize Strana Popis změny Zpracoval Schválil Datm 14. Stanovení nejistoty měření při kalibraci Laser Tracker T-PROBE 14.1 Výchozí údaje: Kalibrovaný Tracker: MPE 60 μm Požitá měřidla: Scalebar kželi o průměr 1,7 mm, 8 x 00 mm, (zkalibrovaný rozměr na 800 mm je 800,16 mm), U = (1,3 + 1,95 * L), kde L je v m Pásmo, nebo laserový dálkoměr (rozsah 8 m) digitální teploměr (R = 0,1 C, U = 0,5 C) Sovisející normy a dokmenty: ČSN P ENV 13005: Pokyn pro vyjádření nejistoty měření, EA 4/0: Vyjadřování nejistot měření při kalibracích, ISO 10 360: Řada norem pro kalibraci CMM. Referenční podmínky: (viz článek 6) Naměřené hodnoty: 1. měření. měření 3. měření 4. měření 5. měření x (x i - x ) s mm mm mm µm 800,174 800,169 800,177 800,166 800,168 800,1708 0,000088 4,54975
KP 1.1.3/06/13 strana 1/13 14. Model měření Scalebar byl místěn kolmo k Tracker ve vzdálenosti 6 m. Po vytemperování bylo provedeno pět měření na kželech ve vzdálenostech 0 mm a 800 mm. 14.3 Stanovení rozšířené nejistoty: Stanovení standardní nejistoty typ A A : z n opakovaných měření při stejných podmínkách Nejistota typ A je rčena statisticko analýzo série n měření: s * n A k n s x... směrodatná odchylka měření s x... směrodatná odchylka průměrné hodnoty výběr n... počet měření (za stejných podmínek) ; n 5 k... koeficient závislosti na počt měření ; pro n 5, k 1, 4 n x... výběrový aritmetický průměr x x i... naměřené hodnoty (i = 1,,, n) x i n n Směrodatná odchylka rozdělení výběr: s x n 1 ( x X ( n 1) i ) Směrodatná odchylka průměrné hodnoty výběr: s x n 1 ( x X ) n *( n 1) i s x n Stanovení standardní nejistoty typ B B : Je dána geometrickým sočtem nejistot způsobených vlivy měření: B E P...
KP 1.1.3/06/13 strana 13/13 E... nejistota etalon P... nejistota z mezní chyby CMM U k E U p P 3 V rámci MPE E stroje je zahrnta teplotní kompenzace i rozlišitelnost. Tablka standartních nejistot měření Veličina Odhad Standartní nejistota Pravděpodobnostní rozdělení Citlivostní koeficient Příspěvek k nejistotě Nejistota typ A,85 μm normální 1,0,85 μm Vliv etalon 1,43 μm normální 1,0 1,43 μm Vliv mezní chyby 34,64 μm rovnoměrné 1,0 34,64μm Tracker Výsledná nejistota 34,79 μm Stanovení kombinované standardní nejistoty c A B Stanovení rozšířené nejistoty: U c * k... koeficient rozšíření pro 95% ( k ) Výsledek kalibrace Laser Tracker v kombinaci s T-PROBem pomocí scalebar na rozměr 800,16 mm v dané poloze/vzdálenosti je 800,1708 mm s nejistotoměření U = 0,07mm. 15. Validace Kalibrační metody podléhají validaci v solad s normo ČSN EN ISO/IEC 1705 čl. 5.4. Validační zpráva je ložena v archiv sekretariát ČMS. Upozornění Kalibrační postp je třeba považovat za vzorový. Doporčje se, aby jej organizace přizpůsobila svým požadavkům s ohledem na své metrologické vybavení a konkrétní podmínky. V případě, že střediskem provádějícím kalibraci je akreditovaná kalibrační laboratoř, měl by být kalibračnípostp navíc praven podle příslšných předpisů (zejména MPA a EA).