Témata
Reklama

Dotykové, nebo bezdotykové měření struktury povrchu?

Standardní dotyková měření struktury povrchu jsou v souvislosti s vývojem nových konstrukčních materiálů a výrobních technologií stále častěji nahrazována nebo doplňována bezdotykovými metodami snímání profilu povrchu. Některé aspekty uplatnění obou způsobů měření jsou obsahem následujícího příspěvku.

Při měření struktury povrchu stejného vzorku dotykovým a bezdotykovým způsobem dostaneme různé výsledky. Který z výsledků je správný? Jaká je příčina rozdílů ve výsledcích, jak rozdíly interpretovat nebo podle čeho volit vhodnou metodu měření pro různé aplikace? Na tyto otázky se pokusíme odpovědět.
Reklama
Reklama
Reklama

Optické metody

Jedním ze základních rozdílů obou metod je šířka pásma dat. To je zvlášť důležité v případech, kdy jsou parametry struktury povrchu stanovovány matematicky. Mnoho optických metod měření je založeno na zaostřování bodu na kontrolovaném povrchu. Struktura povrchu je odvozována z "průměrného" signálu, získaného z plochy zaostřeného bodu. Běžně má tento bod rozměr několika mikrometrů a jeho šířka se mění s velikostí vertikálního rozsahu detektoru. V porovnání s dotykovou metodou je výsledným efektem uvedeného procesu "uhlazení" povrchu, které má za následek zmenšení šířky pásma dat pro zpracování. Tak je tomu skutečně v případech, kdy je datová rozteč optické techniky stejná jako u dotykového snímání.
Další odlišností, kterou přináší optická technika, je změna ve sklonech (šikmosti) profilu povrchu. Rozdíl spočívá v tom, že hrot, kterým je profil snímán, má tendenci rozšiřovat výstupky a zmenšovat šířku prohlubní, což ovlivňuje data pro hodnocení šikmosti. To lze upravit softwarem. Poněvadž u optických systémů tento způsob ovlivnění neexistuje, není tato "korekce snímacího hrotu" třeba.
Problémem použití optických měřicích přístrojů je to, že dochází k tzv. "ztrátě dat", a to v hraničních oblastech (na hranách) nebo v místech náhlých a rychlých změn tvaru profilu povrchu. V těchto místech se nemusí světelný paprsek správně odrážet zpět do detektoru a následně nemusí být hodnoty dat zaznamenány. Ztráta dat může být způsobována i velmi vysokou nebo nízkou odrazivostí kontrolovaného povrchu, příp. v místech převýšení povrchů, především v závislosti na použitém bezdotykovém měřicím systému. Software, kterým je přístroj vybaven, tato data většinou vyloučí, zpravidla s využitím interpolace okolních dat. Samozřejmě menší počet ztracených datových bodů se projeví vyšší integritou výsledků měření povrchu. Je zřejmé, že u dotykových snímačů se tento problém nevyskytuje.

Dotykový způsob měření

V tradičním strojírenském prostředí mají dotykové metody proti optickým zřejmou výhodu ve větší toleranci vůči znečištění. Snímací hrot odsune malé nečistoty nebo mu nevadí olejová vrstva. Optická sonda vyžaduje skutečně čistý měřený povrch. V tomto prostředí je velmi důležité použití hodnoticích parametrů struktury povrchu, které jsou definovány ve standardech ISO. Proto je zatím ve strojírenské praxi dávána přednost dotykovým měřicím přístrojům. Mimo jiné i proto, že normované parametry struktury povrchu zatím nepočítají se ztracenými daty nebo proměnnou velikostí opticky snímaného bodu.
Je-li vyžadován klasický způsob hodnocení struktury povrchu, potom "správné" výsledky zajistí dotykový měřicí přístroj. Přesto praktické přednosti bezkontaktního měření často převáží tuto standardní správnost výsledku. To se projeví zejména při nasazení v kontrolních procesech, kde je velmi důležitá rychlost procesu a relativní měření je prakticky významnější než absolutní. Je třeba zdůraznit, že existuje řada povrchů, které nelze dotykovým měřidlem vůbec měřit a u nichž musí být použita bezdotyková metoda. Patří mezi ně povrchy některých nových konstrukčních materiálů nebo moderní, tzv. technické povrchy, jako jsou např. sestavy mikrorozměrných čoček, součástky paměťových zařízení apod., kde velké rozměrové rozdíly profilu povrchu znemožňují použití snímacího hrotu.
S využitím široké nabídky různých systémů měření je potom možné zvažovat více variant řešení konkrétního metrologického problému. Např. s přístroji Taylor Hobson je možné stejný povrch měřit buď přístroji CCI 3000 (širokopásmový interferometr), nebo NanoStep 3000 (snímání hrotem).
□□□
Z hodnocení funkčních možností obou způsobů měření vyplývá, že bezdotykové systémy snímání a hodnocení získávají nezastupitelné místo v metrologii povrchu. Význam a praktické uplatnění dokumentuje i soustředěné úsilí výrobců měřicí techniky připravit a uživatelům nabídnout vhodné měřicí zařízení. Mezi dosud připravenými kontrolními prostředky 3D zaujímá zcela jedinečné místo nový měřicí systém Talysurf CLI firmy Taylor Hobson, který umožní rychlé dotykové i bezdotykové měření povrchu. Hlavní předností systému ialysurf CLI je spojení konvenčního měření 2D a prostorového hodnocení 3D do jednoho výkonného přístroje.
Konstrukce systému Talysurf CLI umožňuje současnou instalaci až čtyř různých měřicích hlavic, případně tří hlavic doplněných kamerou, s jednoduchou volbou způsobu i provedení měření. Přístroj je připraven pro přesná měření profilu povrchu součástí ze všech druhů materiálů.
-zn-
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 50612
Datum: 15. 06. 2005
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Související články
Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Revoluční linka pro měření kvality

Je to takový český "americký sen". Začínal jako soustružník, dnes Miroslav Dušek vlastní strojírenskou firmu s mnohamilionovým obratem. Láska k poctivému řemeslu se u něj potkává s vynalézavostí, která ho nyní dovedla k vývoji revoluční linky pro měření kvality.

Průmysl 4.0 v měření aneb Kvalita 4.0

V souvislosti s postupující mírou digitalizace a automatizace výroby se často hovoří o Průmyslu 4.0 neboli čtvrté průmyslové revoluci. Tento trend se pochopitelně nevyhýbá ani oboru měření. Objevuje se dokonce nový pojem – Kvalita 4.0. Co si pod tím představit?

Ochrana provozních měřidel tlaku před mechanickým namáháním

Při měření tlaku v potrubních systémech a v nádobách se setkáváme s nepříznivými mechanickými vlivy, které mají původ v měřeném procesu. Jedná se o tlakové rázy, pulzace, otřesy či vibrace, a někdy také o přetížení nad rámec měřicího rozsahu přístroje. Pulzace tlaku v potrubí zpravidla pochází od čerpadel, případně od rotujících míchadel v nádobách. Tlakové rázy jsou způsobovány setrvačností sloupce kapaliny pohybující se v potrubí; na jejich vzniku se podílí i činnost ventilů a škrticích orgánů. Destruktivní účinky mohou mít i bubliny par a plynů v tekutině proudící přes ventily. Otřesy a vibrace jsou způsobovány zpravidla rotujícími částmi strojů, prouděním tekutin, pulzacemi a tlakovými rázy v potrubí. Tento článek si klade za cíl shrnout způsoby, jak lze tlakoměry před uvedenými vlivy ochránit.

Vestavné přístroje pro měření v silnoproudé síti

Řadou vestavných přístrojů SIRAX se doplňují přístroje s vysokým výkonem SINEAX a završují tak portfolio v této oblasti. Přístroje série SIRAX se vyznačují základní funkčností převodníku elektrických veličin za dodržení velmi dobrého poměru cena/výkon. Přístroje BM1200 a BM1400 představují jednoduché a cenově výhodné monitory silnoproudé sítě. Pro vyšší stupeň vizualizace a komfortnější koncept obsluhy jsou vhodné multifunkční monitorovací přístroje, které byly označeny MM1200 a MM1400, jsou vybaveny TFT displejem a lze je na základě přehledného menu též konfigurovat.

Měření energie je důležité ve všech oborech

Spotřeba a ve velké míře i kvalita energií je v poslední době stále více sledovanou veličinou. Měřicími systémy od přehledových měřičů spotřeby až po systémy, kde je měření, zobrazování, ukládání a grafické prezentování veličin integrováno do větších systémů lze získávat přehled o spotřebě kdykoli je to potřeba.

Zákaznické dny ve znamení počítačové tomografie

Společnost Prima Bilavčík uspořádala ve svém sídle v Uherském Brodě zákaznické dny, na nichž seznámila své partnery s novinkami ve svém sortimentu měřicích přístrojů, jakož i ve vybavení svých laboratoří. Zlatým hřebem programu bylo představení počítačového tomografu Werth TomoScope HV 500, zakoupeného koncem loňského roku.

Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit