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 1.1.3/0/13 SOUŘADNICOVÝ MĚŘICÍ STROJ (CMM) PORTÁLOVÝ Praha říjen013
KP 1.1.3/0/13 strana /19 Revize tohoto vzorového kalibračního postp byla zpracována a financována ÚNMZ v rámci Plán standardizace Program rozvoje metrologie 013 Číslo úkol: VII//13 Zadavatel: Česká repblika Úřad pro technicko normalizaci, metrologii a státní zkšebnictví, organizační složka stát Řešitel: Česká metrologická společnost Zpracoval:Ing. Lboš Zachoval, Ing. František Kopřiva Revize:013 ÚNMZ, ČMS Neprodejné: Metodika je volně k dispozici na stránkách ÚNMZ a ČMS. Nesmí však být dále komerčně šířena.
KP 1.1.3/0/13 strana 3/19 1. Předmět kalibrace Tento kalibrační postp se vztahje na kalibraci sořadnicových měřicích strojů (dále jen CMM) portálových (mostových). Jedná se o CMM s dotykovo sondo (taktilní) - ovládané rčně, motoricky i CNC. Měřicí rozsah těchto CMM se předpokládá v jednotlivých osách (x, y, z) do 1000 mm, popřípadě jedné osy do 000 mm. Tato metodika předpokládá požívání poze základních typů etalonů koncových měrek, měrek s kolemi, kontrolního krožk a kontrolní kole. Vyžití dalších typů zkšebních těles a kalibračních zařízení (např. stpňové měrky, tyče s kolemi - ballbar, desky s kolemi, laserinterferometr) bde popsáno v některém dalším kalibračním postp. Kalibrace popsaná v tomto kalibračním postp se týká vstpní přejímky, tzn. vstpní kontroly, resp. prvotní kalibrace (dále PK), i rekalibrace během požívání CMM (dále RK). 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 - : 00 ČSN EN ISO 10360- : 010 VDI/VDE 617 Blatt.1: 005 ČSN EN ISO/IEC 1705: 005 (GPS) Přejímací a periodické zkošky sořadnicových měřicích strojů (CMM) Část 1: Slovník [1] (GPS) - Část : Sořadnicové měřicí stroje požívané pro měření lineárních rozměrů[] Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkošky sořadnicových měřicích strojů (CMM) - Část : Sořadnicové měřicí stroje požívané pro měření lineárních rozměrů [3] Genaigkeit von Koordinatenmessgeräten - Kenngrößen nd deren Prüfng - Leitfaden zr Anwendng von DIN EN ISO 10360 - zr Prüfng von Längenmaßen[4] Poszování shody - Všeobecné požadavky na způsobilost zkšebních a kalibračních laboratoří [5] ČSN EN ISO 1453-1: 000 (GPS) - Zkošení obrobků a měřidel měřením - Část 1: Pravidla rozhodování o prokazování shody nebo neshody se specifikacemi[6] 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 [7] ČSN EN ISO 1453-3: 011 (GPS) - Kontrola obrobků a měřicího vybavení měřením - Část 3: Směrnice k dosažení sohlas na základě stanovené nejistoty měření[8] TNI 010115: 009 Mezinárodní metrologický slovník Základní a všeobecné pojmy a přidržené termíny (VIM) [9] EA 4/0 (001) Vyjadřování nejistot měření při kalibracích [10] VDA 5 (011) Management kvality v atomobilovém průmysl - Vhodnost kontrolních procesů [11]
KP 1.1.3/0/13 strana 4/19 3. Kvalifikace pracovníků provádějících kalibraci Příslšní pracovníci se seznámí s tímto kalibračním postpem, normami a předpisy vedenými v článk a s návody na obslh měřicích přístrojů a etalonů požívaných při kalibraci CMM. Doporčje se potvrzení odborné způsobilosti těchto pracovníků prokázat vhodným způsobem, například osvědčením o odborné způsobilosti, osobním certifikátem apod. Rovněž je potřebné, aby při kalibraci CMM spolpracoval pracovník obslhy příslšného CMM, který by měl připravit CMM ke kalibraci, provádět vlastní měření, popřípadě vytvářet měřicí programy CNC řízených CMM. 4. Názvosloví, definice Pro účely této části kalibračního postp platí tyto definice: Sořadnicový měřicí stroj (CMM) - Měřicí zařízení s pevno vztažno základno s nejméně třemi lineárními nebo úhlovými posntími vykonávanými měřicím strojem. Nejméně jedno posntí msí být lineární. Snímací systém-část CMM, která je s měřeným dílem přímo v kontakt dotykem. Chyba v údaji CMM - Údaj CMM mins (konvenční) sktečná hodnota měřené veličiny. POZNÁMKA: Chyba v údaji zahrnje chyb hmotného délkového etalon. Nejistota rozměrového měření - Odhad charakterizjící rozptyl hodnot, v němž leží sktečná hodnota měřené veličiny. Hmotný etalon - Ztělesněná míra reprodkjící známo hodnot nějaké rozměrové veličiny (délky, průměr. atd.), která je vysledovatelná ke státním etalonúm a požívá se pro zkošk CMM. POZNÁMKA : Příklady hmotných délkových etalonů jso koncové měrky podle ISO 3650 a stpňové válečkové kalibry. Délka měrky (v libovolném bodě) - Je délka kolmice spštěné z daného bod měřicí plochy na protilehlo měřicí ploch. Chyba v údaji CMM pro délková měření, E, resp. MPE E - Podle konvence chyba, se ktero lze pomocí CMM rčit délk hmotného etalon, přičemž se měření provádí mezi dvěma protilehlými body dvo nominálně rovnoběžných rovin kolmo k jedné z rovin, a k těmto bodům se přistpje z opačných směrů. Chyba v údaji CMM pro délková měření E (MPE E ), vyjádřená v mikrometrech, se stanoví jedním ze tří výrazů: E = A + L/K B, nebo E = A + L/K, nebo E = B kde A je konstanta vyjádřená v mikrometrech a dodávaná výrobcem CMM
KP 1.1.3/0/13 strana 5/19 K je bezrozměrná konstanta dodávaná výrobcem CMM L je měřená délka v milimetrech B je maximální hodnota E v mikrometrech, jak ji stanoví výrobce CMM. Tyto výrazy se vztahjí na každo poloh nebo orientaci hmotného etalon v CMM. Měření msí být prováděna na stroji s vyžitím všech tří os stroje, o němž výrobce vádí, že pro něj platí deklarovaná hodnota E. Chyba v údaji CMM pro periodické kalibrování, V - Chyba v údaji zvolená živatelem pro periodicko kalibraci podle požadavků živatele a žívání stroje. Chyba sondování, R - Podle konvence chyba, v jejímž rámci může být pomocí CMM rčena řada poloměrů nějakého hmotného etalon, přičemž se měření provádějí na sbstrát v podobě kole. R je kladná konstantní chyba, jejíž hodnot dodává výrobce CMM. Hodnota R platí pro kterékoli místo hmotného etalon vnitř pracovního objem CMM a pro jakýkoli směr sondování. Chyba sondování pro periodické zkošky, S - Chyba sondování zvolená živatelem pro periodicko zkošk podle požadavků živatele a žívání 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 potřebné pro kalibraci - Sada koncových měrek (etalonových). až 5. sekndárního řád (10 1000) mm. Tříd přesnosti (resp. sekndární řád) volíme s ohledem na přesnost (mezní chyb nebo nejistot) kalibrovaného CMM - měrky s kolemi (100 1000) mm, průměry kolí (15 30) mm, - kontrolní krožky 10 mm 50 mm, - kontrolní kole 15 mm 50 mm, - kontrolní úhelník (granitový nebo ocelový), tř. př. 0, alespoň 150 mm x 300 mm, - kontrolní pravítko (granitové nebo ocelové), tř. př. 0, délka alespoň 300 mm, - číselníkový úchylkoměr 0,001 mm, popř. páčkový úchylkoměr 0,00 mm, - kontrolní vodováha, přesnost 0,01 mm/m - pínací a polohovací soprava na etalony (držáky, stativ), - příslšenství k ošetřování etalonů (čistý benzín, líh, ml, látková těrka, rkavice), - digitální teploměr s dotykovo sondo, s měřicím rozsahem min. (15 až 35) C, s dílkem stpnice min. 0, C, popř. jiný teploměr obdobných parametrů (např. tělískový), - vlhkoměr s dílkem stpnice min. %RH. Poznámky: Všechna požitá měřidla a měřicí prostředky msí být navázány na vhodný etalon a mít platno kalibraci.
KP 1.1.3/0/13 strana 6/19 6. Obecné podmínky kalibrace referenční podmínky Teplota prostředí: Změna teploty vzdch: Relativní vlhkost vzdch: (0 ± ) C, max. 1 C/h, max. 80 %RH, nekorozní prostředí Kalibrace CMM se provádí za těchto referenčních podmínek: -teplota prostředí: 0 C ± C laboratorních CMM v klimatizovaných prostorech, nebo C 5 C dílenských CMM v neklimatizovaných prostorech, - teplotní gradient maximálně 5,0 C/8 h, 1,0 C/1 h, a 1,0 C/m, nejso-li požadované a/nebo přípstné jiné parametry (přísnější nebo volnější). - teplotní rozdíl mezi CMM a etalonem: max. 0,5 C (v případě většího rozdíl je ntná početní korekce). - vlhkost vzdch, relativní: 50 %RH±30 %RH Etalony se předběžně temperjí v prostor CMM na desce CMM nebo v blízkosti CMM po dob alespoň 4 hodin. Teplota etalonů a měřidel požitých při kalibraci a teplota CMM se měří před zahájením vlastního měření a po jeho skončení, popř. se měří průběžně tělískovým nebo digitálním teploměrem. Vlhkost vzdch (je-li ti potřeba) se měří vlhkoměrem obdobným způsobem. 7. Rozsah kalibrace Kontrola dodávky při vstpní kontrole CMM (čl. 8) Předběžná kontrola CMM a příprava CMM ke kalibraci (čl. 8.1) Přejímková zkoška (čl. 8.) Měření metrologických parametrů CMM (čl. 9) Kontrola snímacího systém CMM (čl. 9.1) Kontrola geometrie CMM (čl. 9.) Kontrola délkových měření (čl. 9.3) Vyhodnocení měření (čl. 10) 7.1 Rozsah působnosti Tento kalibrační postp stanoví: a) přejímkovo zkošk (vstpní kontrol a prvotní kalibraci), která složí ke kontrole přesnosti (mezní chyby, nejistoty) CMM a sondovacího systém CMM zda je taková, jako vádí jeho výrobce; b) rekalibrační zkošk, která možňje živateli si znov opakovaně kontrolovat přesnost CMM a sondovacího systém; c) mezilhůtovo kontrol, která živateli možňje provádět kontroly CMM a sondovacího systém CMM v době mezi pravidelnými rekalibračními zkoškami. Pokd jde o trojrozměrno chyb délkových měření kartézských, cylindrických nebo sférických sořadnic bodů v prostor, provádí se omezený počet zkošek, ale jejich místo může být kdekoliv vnitř pracovního objem CMM. Msí být testovány tři staticky rčité osy (vyjímaje osy spojené se systémem sond).
KP 1.1.3/0/13 strana 7/19 8. Kontrola dodávky a příprava Kontrola dodávky. Čištění a předběžná kontrola Příprava měřidla 8.1 Kontrola dodávky při vstpní kontrole CMM (PK) Vstpní přejímka CMM se řídí příslšnými předpisy organizace a provádí ji zpravidla speciální komise. Z metrologického hlediska je zapotřebí, aby se překontrolovala technická dokmentace dodaná k příslšném CMM. Tato dokmentace msí být zcela v solad s dokmentací vedeno v obchodní smlově, resp. s technickým zadáním. Pro příklad vádíme několik základních parametrů: typ a výrobní číslo CMM, měřicí rozsah, požitý měřicí software, typ dodaných snímačů, mezní chyb CMM MPE E (E), požadované podmínky prostředí (teplota) atd. 8. Předběžná kontrola a příprava CMM ke kalibraci (PK, RK) Provede se vizální kontrola způsobilosti CMM ke kalibraci (pracovní deska, portál, pinola, snímací systém). Překontrolje se identifikace CMM (výrobní, resp. identifikační číslo), vzorec chyby (nejistoty) CMM. Pojezdy a měřítka se vyčistí a odmastí technickým benzínem nebo lihem (dle požadavků technické dokmentace CMM), snímací klička se rovněž očistí (vlasovým štětečkem nebo se otře měkko antistaticko těrko). Provede se jejich vizální kontrola pomocí lpy, zjišťjí se případná poškození (rýhy). Rovněž se zkontrolje dřík snímače (přímost). Provede se kalibrace snímacího systém. U CMM s CNC řízením se připraví příslšné měřicí programy. 8.3 Přejímková zkoška (PK) Provádí se za účelem zjištění, zda je CMM schopen měřit v rámci výrobcem deklarované hodnoty E, rčjí se hodnoty chyby délkových měření L. 9. Postp kalibrace Měření metrologických parametrů CMM Hodnocení výkonnosti (přesnosti, nejistoty a měřicí schopnosti) CMM Podmínky provoz a obslhy: Před zahájením zkošek msí být CMM provozován při dodržení těch postpů, jaké konkrétně popisje návod k obslze vydaný výrobcem, například: spoštění stroje, kvalifikace (kalibrace) sond, spořádání sond.
KP 1.1.3/0/13 strana 8/19 Tyto nezbytné informace má poskytnot výrobce. Na zkošky msí být platněny podmínky prostředí a provozní podmínky doporčené výrobcem. Vlastní měření msí provádět školená obslha CMM. Před vlastním měřením se měřicí prostor CMM rozčlení podle vedeného schémat: stůl (deska) CMM A E F G B S měřicí stanice PC C H I J D portál CMM Obr. č. 1 schema CMM 9.1 Kontrola snímacího systém CMM (měřicí hlava, snímač, snímací klička) Kontrol snímacího systém CMM se provádí pomocí kontrolní kole a kontrolního krožk, např. v poloze S. Měření kontrolního krožk se provádí v rovinách xy, yz, zx, popř. v některé nakloněné rovině. Při těchto měřeních (kalibrování) se kontrolje kompletní snímací systém (dotek, snímač, hlavice, vyhodnocovací software). Kontrola pomocí kontrolní kole Kolese místí do libovolné části CMM. Vlastní měření se provede následjícím postpem: Provede se měření kole pomocí 4 bodů rozložených přibližně po 10 na celé ploše kole, provede se měření kole pomocí 5 bodů tak, že 4 body leží na rovník (rozložené přibližně po 90 ) a pátý bod se snímá na vrchlík, provede se měření kole pomocí 17 bodů tak, že 1 bodů leží na rovník (rozložené přibližně po 15 ), další 4 body se snímají přibližně v těžištích (středech) kvadrantů polokole a 17. bod se snímá na vrchlík. Tato měření se opakje třikrát. Vyhodnocje se rozptyl zjištěných průměrů a porovnává se se sktečno hodnoto průměr kole. Hodnota nesmí překročit parametr R (viz článek 4), popř. parametr A (viz článek 4). Kontrola pomocí kontrolního krožk Krožek se místí do libovolné části CMM. Vlastní měření se provede následjícím postpem: Provede se měření 3 bodů na horní ploše krožk (rozložených přibližně po 10 ) a provede se vyrovnání roviny základny,
KP 1.1.3/0/13 strana 9/19 provede se měření krožk pomocí 3 bodů rozložených přibližně po 10 po obvod krožk, provede se měření krožk pomocí 4 bodů rozložených přibližně po 90 po obvod krožk, Provede se měření krožk pomocí 1 bodů rozložených přibližně po 90 po obvod krožk. Měření se provede přibližně v polovině hlobky krožk (nebo minimálně 3 mm pod hrano roviny základny). Tato měření se opakjí třikrát. Vyhodnocje se rozptyl zjištěných průměrů a porovnává se se sktečno hodnoto průměr krožk. Hodnota nesmí překročit parametr R (viz článek 4), popř. parametr A (viz článek 4). 9. Kontrola geometrie CMM Měření geometrických úchylek CMM, tj. přímosti vedení a kolmosti jednotlivých os, se provádí pomocí granitového nebo ocelového pravítka a úhelník. Při tomto měření se může měřit přímo snímacím systémem, nebo nahradit měřicí hlavici číselníkovým úchylkoměrem. Rovinnost stol (desky) CMM se kontrolje obdobným postpem jako příměrné desky pomocí kontrolního pravítka a sady měrek nebo pomocí vodováhy. Přímost vedení Na desk CMM se připevní kontrolní pravítko. Provede se vyrovnání s příslšno podélno oso CMM. Poté se provedevlastní měření přímosti. Následně pravítko sklopíme o 90 a provede se vyrovnání a měření ve směr téže osy, ale v rovině kolmé na původní měření. U portálových CMM se doporčje provádět toto měření po obo stranách portál, tedy v přímkách EG a HJ. Další měření se provede obdobným postpem v přímce FI, tedy pod portálem. Kolmost os Na desk CMM se připevní kontrolní úhelník. Provede se vyrovnání základny s příslšno podélno oso CMM. Poté se provede vlastní měření kolmosti. Následně se úhelník otočí o 90 a provede se vyrovnání a měření kolmosti v rovině kolmé na původní měření. Nakonec se provede měření svislé osy (pinola), opět ve dvo vzájemně kolmých rovinách. Výsledky těchto měření se porovnávají s hodnotami předepsanými výrobcem. 9.3 Kontrola délkových měření (kontrola odměřování - měření úchylek délky ΔL) Jako hmotný délkový etalon se požívá řada koncových měrek vyhovjících ČSN EN ISO 3650 nebo měrky s kolemi. Doporčje se, aby: největší délka hmotného etalon činila nejméně 66 % nejdelší úhlopříčky prostor, nejmenší délka hmotného etalon byla kratší než 30 mm, měrek jmenovité délky nad 100 mm se měrky pínají na podpory ve vzdálenosti 0,11*L od konců měrky (L...jmenovitá délka měrky) nebo do speciálních držáků obdobných parametrů.
KP 1.1.3/0/13 strana 10/19 Délka měrky se zjišťje ve střed měřicí plochy měrky (střední délka měrky). Kole měrek s kolemi se snímají 4 až 5 body (obdobně jako v článk 9.1). Vzdálenost středů kolí se provádí výpočtem odpovídajícím softwarem (SW) CMM. Po každém měření se překontrolje nastavení CMM na nl. Je-li třeba, korigje se výsledek měření. Přitom se bere v úvah případná systematická chyba CMM, vliv rozdílné teploty etalon a CMM, apod. V každém případě se vychází ze sktečného rozměr etalon, daného kalibračním listem. Před měřením se etalony temperjí (viz článek 6). Příslšné etalony se klado na měřicí stůl kontrolovaného CMM v látkových rkavicích nebo s požitím vhodného prostředk. Při maniplaci měrky rko je zapotřebí činit před měřením časovo prodlev (rčeno empiricky v sovislosti s přesností CMM). Na rozčleněné ploše (viz obr.1) se začno proměřovat v jednotlivých polohách koncové měrky, popřípadě měrky s kolemi v polohách (ve směr os) X, Y, Z a dále v prostorových (tělesových) úhlopříčkách AD, BC, DA a CB (bod označený čárko představje poloh konce měrky v maximální možně měřicí výšce CMM). Veškerá měření na pevná tělesa (koncové měrky, měrky s kolemi, krožky) se snažíme metodicky přizpůsobit sktečném měření, tj. požitím nejběžnějších snímačů (doteků), metodiko snímání atd. Při kalibraci požíváme 3 nebo 5 měrek (v pravidelném odstpňování) a provádíme 3 až 10 opakování měření každé měrky. Tato měření se provádí podle rčitého předpis, tzn. v dolní i horní poloze pinoly (osa Z), v krajních polohách (tzn. v levé i v pravé), ve střední části měřicího prostor portál a rovněž v přední i zadní části měřicího prostor stol (desky) CMM kontrola dlohé osy. Během všech měření se průběžně evidje teplota prostředí, teplota požitých etalonů i teplota odměřovacího systém CMM. 9.3.1 Kalibrace portálového CMM pomocí koncových měrek Měřený rozsah: (0 1000) mm (popřípadě jedné osy do 000 mm) Kalibrační zařízení: koncové měrky 10 mm 1000 mm Kalibrace CMM se provádí podle postp vedeného v článk 9.3 koncovými měrkami, podle daného schémat (obr. 1) v několika polohách měřicího prostor CMM. Tato metoda je v solad s normo ČSN EN ISO 10360-. Koncové měrky je možno požít v mnoha rozměrových variantách až do měřicího rozsah 1000 mm, a to s nejistoto: U 95 0,5 m 1,5 mdle měřené délky a dle požitého sekndárního řád. Tyto etalony nejprve připravíme přibližně ve střední části měřicího rozsah CMM (poloha S) do podélné osy CMM a provedeme měření následjícím postpem: a) Nakalibrování snímacího systém CMM v požadované poloze, b) vyrovnání sořadného systém CMM dle polohy koncové měrky, c) rčení směr měřené osy, d) naprogramování, spštění CNC program snímání čelních rovin, popř. měření tří bodů v přímce podélného řez fnkční plochy (vyrovnání na přímk), e) resp. rční snímání čelních rovin nebo přímek a středových bodů, provede se SW výpočet délky měrky, f) měření se postpně opakje, a to 3x až 10x (dle počt měřených rozměrů a poloh), g) poté etalony místíme do příčné osy CMM a celý postp se opakje,
KP 1.1.3/0/13 strana 11/19 h) poté etalony místíme do kolmé osy CMM a celý postp se opakje, i) nejdelší požitelná měrka se místí postpně do 4 prostorových úhlopříček a celý postp se opakje (kontrola geometrie CMM), j) provede se kontrolní měření nejdelší požitelno měrko v levé a pravé části podélné osy (kontrola geometrie CMM), k) provede se kontrolní měření nejdelší požitelno měrko v dolní a horní části příčné osy (pod portálem - kontrola geometrie CMM), l) podélných os CMM přesahjících 100 mm se provede kontrolní měření nejdelší požitelno měrko alespoň ve dvo, popř. třech i více polohách tak, aby se tyto polohy vzájemně překrývaly (např. při měřicím rozsah CMM 000 mm a požití koncové měrky délky 1000 mm provedeme měření v polohách E, F, G a rovněž H, I, J) m) naměřená data zapisjeme do tablky kalibračního protokol, n) provedeme vyhodnocení měření délky (max. úchylk a opakovatelnost), o) vytiskneme protokol (viz příloha protokol). Pozn.CMM, které nemají CNC ovládání, msí všechna měření provést rčně. Tato měření jso však zatížena chybo způsobeno nepřesností snímání koncových měrek. Tímto způsobem se tedy posodí stav CMM v oblasti měření délek na pevném tělese v měřicím rozsah do 1000 mm, resp. do 000 mm, kvality snímacího zařízení (projeví se v opakovatelnosti), a nakonec geometrie CMM z rozdílů výsledků měření v jednotlivých úhlopříčkách a krajních polohách měřicího rozsah CMM. 9.3. Kalibrace portálového CMM pomocí měrek s kolemi Měřený rozsah: 0 mm 1000 mm (popřípadě jedné osy do 000 mm). Kalibrační zařízení: měrky s kolemi 100 mm 1000 mm (popřípadě delší). Kalibrace CMM se provádí podle postp vedeného v kapitole 9.3 měrkami s kolemi, podle daného schémat (obr. 1) v několika polohách měřicího prostor CMM. Tato metoda je v solad s normami řady ČSN EN ISO 10360 a VDI/VDE 617. Tyto etalony je možno požít v mnoha rozměrových variantách až do měřicího rozsah 1000 mm, nebo i více (dle požadavk), kole mají průměr 15 mm 30 mm. Nejistota tohoto etalon je dána měřicí schopností kalibrační laboratoře (např. ČMI) a pohybje se přibližně v hodnotě: U 95 1,0 + 1,0 xl (m), kde L je měřená délka v metrech. Tyto etalony nejprve připravíme přibližně ve střední části měřicího rozsah CMM (poloha S) do podélné osy CMM a provedeme měření následjícím postpem: a) Nakalibrje se snímací systém v požadované poloze, provede se kvalifikace snímače, b) vyrovná se sořadný systém CMM dle polohy zkšebního etalon, c) rčí se směr měření podle směr měrky s kolemi (kole č. 1 - počátek), d) naprogramje se, spstí se CNC program měření kolí (měří se postpně první a drhá kole), resp. provede se rční snímání obo kolí, provede se SW výpočet průměr kolí (resp. úchylka klovitosti) a vzdálenost středů kolí. Další postp je shodný s postpem vedeným v článk 9.3.1.
KP 1.1.3/0/13 strana 1/19 Poznámka: U CMM, které nemají CNC ovládání, msí všechna měření provést rčně. Tato měření jso však zatížena chybo způsobeno nepřesností snímání kolí. Tímto způsobem se tedy posodí stav CMM v oblasti měření vzdáleností na pevném tělese v celém měřicím rozsah CMM (ve vzdálenostech definovaných vzdálenostmi středů kolí), měření polohování (opakovatelnosti rčení střed jednotlivé kole), kvality snímacího zařízení (projeví se při měření kole), a nakonec geometrie CMM z rozdílů výsledků měření v jednotlivých polohách. 10. Vyhodnocení kalibrace Vyhodnocení kalibrace a rozhodntí o výsledk 10.1 Vyhodnocení výsledků měření (postp) Provede se vyhodnocení měření délek ( koncových měrek), resp. měření vzdálenosti ( měrek s kolemi). Všechny naměřené hodnoty se vyhodnotí podle předpisů normy ČSN EN ISO 10360, popř. VDI/VDE 617. Naměřené hodnoty se porovnají s předepsanými parametry CMM, které jso dány vzorcem: E = A + L/KB, resp. E 1 = A 1 + K 1 x LB 1 (pro osové nejistoty), kde L je měřená vzdálenost (dosazje se bď v m, nebo mm). Tyto vzorce se většino vztahjí na rozšířeno nejistot (mezní chyb) 95%, tj. pro k =. Naměřené hodnoty, resp. úchylky od sktečné hodnoty, a vypočtené hodnoty se zapisjí 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: CMM: E = ±(5 + L/50) µm, pro měrk 1000 mm je mezní chyba E = ±9 µm Etalon osa 1. měření. měření 3. měření toler. CMM max. úchylka opakovat. mm poloha mm µm 1000,0015 X střed 999,995 1000,000 1000,001 ±9,0-6,5 6,0 10. Výsledek kalibrace Porovnáním všech hodnot definjeme výsledek měření: VYHOVUJE - jso-li všechny naměřené hodnoty v toleranci předepsané výrobcem (požadované živatelem). OMEZENÉ POUŽITÍ - CMM vyhovje po dohodě s živatelem, to znamená, že byly naměřeny některé hodnoty mimo toleranci předepsano výrobcem, ale ještě vyhovjí živateli. CMM se označí nálepko OMEZENÉ POUŽITÍ. NEVYHOVUJE - CMM byly při kalibraci zjištěny výsledky mimo toleranci. CMM se označí nálepko MIMO PROVOZ nebo NEPOUŽÍVAT. CMM můžeme prohlásit jako způsobilý, jestliže zjistíme, že celková chyba měření
KP 1.1.3/0/13 strana 13/19 MPE E (E) CMM je čtyřikrát menší než tolerance (T), s ktero má CMM pracovat: 4 x (± E) (±T). Poznámka: Pro dílenská měření, která nemoho ovlivnit jakost výrobků nebo jakost výrobního proces, se moho požívat také CMM dílenské s omezeným požitím. Tato kategorie CMM a způsob jejich požívání je dán interním předpisem organizace. 10.3 Rozhodntí o výsledk kalibrace Na základě zkošek (vedených v článk 9) a jejich vyhodnocení (vedených v článk 10.1 a 10.) rozhodne odpovědný pracovník, popř. vedocí metrologického střediska, zda kalibrovaný CMM vyhovje či nevyhovje stanoveným požadavkům. Výsledek rozhodntí se zanese do protokol o kalibraci. Nevyhoví-li CMM při prvotní kalibraci požadavkům vedeným ve smlově (technickém zadání), resp. v dodacím list pro daný CMM, předá se tento CMM k reklamačním řízení. (poze PK) Nevyhoví-li CMM při rekalibraci požadavkům vedeným v technické dokmentaci CMM, resp. požadavk (definici) živatele CMM, předá se CMM k servisním seřízení. (RK) Uživatel (majitel) CMM dále rčí dob platnosti kalibrace (na základě četnosti požívání CMM, změn měřených úchylek v porovnání s předchozími kalibracemi, s přihlédntím k účel a způsob požívání CMM), pokd již není tato doba stanovena jiným metrologickým předpisem, např. řádem podnikové metrologie. Platnost kalibrace zaniká, a tím je i CMM vyřazen z požívání, jestliže: a) Uplynla doba platnosti kalibrace, b) byly provedeny úpravy CMM, zejména korekčních faktorů, které moho ovlivnit metrologické vlastnosti CMM, dále změny snímacího systém nebo měřicích SW, c) CMM 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 CMM 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 CMM ke kalibraci, datm provedení kalibrace a datm vystavení kalibračního list, f) rčení specifikace platněné při kalibraci nebo označení kalibračního postp (v tomto případě KP 1.1.3/0/13), g) podmínky, za nichž byla kalibrace provedena (hodnoty ovlivňjících veličin apod.),
KP 1.1.3/0/13 strana 14/19 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. Poznámka: v případě kalibrace mimo stálé prostory kalibrační laboratoře, vede se na kalibračním listě místo kalibrace. 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. V případě neshody s předepsanými požadavky, nebo při přeřazení do kategorie CMM s omezeným požitím se CMM výrazně označí, např. na kalibračním štítk se vede NEPOUŽÍVAT nebo CMM S OMEZENÝM POUŽITÍM. Reklamace Případno stížnost na nesprávné provedení kalibrace CMM přebírá vedocí kalibrační laboratoře. Jeho povinností je analyzovat stížnost a případně činit opatření k nápravě, se kterými bde objednavatel, popř. zadavatel kalibrace neprodleně seznámen. Jestliže se při analýze nepotvrdily váděné závady, je o tom objednavatel kalibrace rovněž informován. Pokd je reklamace oprávněná a jde o rozsah nebo správnost kalibrace, provede kalibrační laboratoř novo kalibraci bezplatně a vystaví nový protokol. V ostatních případech se přijmo opatření podle povahy závady. 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.
KP 1.1.3/0/13 strana 15/19 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 13. Úprava a schválení Kalibrační postp Jméno Podpis Datm Upravil Úprav schválil 13.3 Revize Strana Popis změny Zpracoval Schválil Datm 14. Stanovení nejistoty při kalibraci CMM pomocí koncové měrky 14.1Výchozí údaje: Kalibrovaný CMM:MPE E =,4 + (L/300), R = 0,1 µm, snímač ø 3 mm, prodložení 50 mm, s teplotní kompenzací, odměřovací systém CMM (měřítko) je nalepeno na granitové desce (α = 8,.10-6 C -1 )
KP 1.1.3/0/13 strana 16/19 Požitá měřidla: koncová měrka 1000,0000 mm (TP1 nejistota kalibraceu k =, µm, α = 11,5.10-6 C -1 ), digitální teploměr (R = 0,1 C, U = 0,5 C) Sovisející normy a dokmenty: ČSN P ENV 13005:Pokyn pro vyjádření nejistoty měřeni EA 4/0: Vyjadřování nejistot měření při kalibracích ISO 10 360: Řada norem pro kalibraci CMM Referenční podmínky:měření probíhá při teplotních podmínkách 0 C ± C. Naměřené hodnoty: 1. měření. měření 3. měření 4. měření 5. měření x (x i - x ) s mm mm mm µm 1000,0010 1000,0008 1000,0007 1000,0005 1000,0003 1000,00066 0,0000009 0,70185 14.Model měření Koncová měrka byla místěna ve střední části měřicího stol ve směr nejdelší osy měření CMM. Měrka byla podložena prizmatickými podložkami v bodech cca 150 mm od konců měrky. Po vytemperování bylo provedeno 5 opakovaných měření délek koncové měrky. Na počátk a na konci měření byla změřena teplota ve střed a na obo koncích měrky. 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 n... koef. závislosti na počt měření ; pro n 5, k 1, 4 x... výběrový aritmetický průměr x x i... naměřené hodnoty ( i 1,,..., n) x i n n
KP 1.1.3/0/13 strana 17/19 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 R T T 0... E... nejistota etalon E U k (0, * L) P... nejistota z mezní chyby CMM R. nejistota rozlišení U p P 3 R R * 3 T... nejistota vlivem rozdíl teplot mezi etalonem a kalibrovaným CMM t T * S * L 3 T 0. rozdíl teplot při kalibraci od 0 C t 0 T 0 * * L 3 3 t... rozsah teplot při měření (rovnoměrné rozdělení), t 0, 1C S... průměrná hodnota koeficient tepelné roztažnosti (v našem případě α s = 9,85. 10-6 K -1 ). rozdíl mezi etalonové měrky a kalibrovaného CMM (v našem případě Δα = 3,3 μm L... délka měrky (1000 mm) V rámci MPE E stroje je zahrnta teplotní kompenzace i rozlišitelnost.
KP 1.1.3/0/13 strana 18/19 Tablka standardních nejistot Veličina Odhad Standartní nejistota Pravděpodobnostní rozdělení Citlivostní koeficient Příspěvek k nejistotě Nejistota typ A 0,17 μm normální 1,0 0,17 μm Vliv etalon 1,10 μm normální 1,0 1,10 μm Vliv mezní chyby 3,31 μm rovnoměrné 1,0 3,30 μm Výsledná nejistota 3,50 μm Stanovení kombinované standardní nejistoty c A B Stanovení rozšířené nejistoty: U c * k... koef. rozšíření pro 95% (k = ) Výsledek kalibrace CMM pomocí koncové měrky 1000 mm v dané poloze je: 1000,00066 mm s nejistoto U = 7,0 µm. Uvedenýpostp výpočt nejistoty kalibrace CMM je pro praktické požití velice složitý, protože se msí počítat jednotlivé nejistoty pro jednotlivé rozměry a polohy měření při kalibraci. Rovněž je někdy složité přesně rčit jednotlivé složky vlivů nejistot. Z tohoto důvod se v praxi požívá alternativní postp rčování nejistoty kalibrace CMM: Výsledné naměřené hodnoty při kalibraci se porovnávají s MPE E. Nejistota kalibrace CMM je pak rčena mezní chybo CMM, tedy údajem MPE E. V našem příklad by tedy byla rčena výsledná nejistota:u = MPE E = 5,8 µm. 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. Změny proti předchozím vydání Tento kalibrační postp byl praven s přihlédntím k novým metrologickým předpisům a normám a podle připomínek živatelů. Dále byl doplněn o příklad stanovení nejistoty měření při kalibraci a validaci požité metody.
KP 1.1.3/0/13 strana 19/19 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 kalibrační postp navíc praven podle příslšných předpisů (zejména MPA a EA).