Témata
Reklama

Měření struktury povrchu

Měření a hodnocení struktury povrchu představuje specifickou část metrologické praxe. Získání její kvantitativní charakteristiky vyžaduje speciální metodiku měření a hodnocení, s využitím jednoúčelových měřicích zařízení. Zdrojem pokroku je komplexní rozvoj metodiky měření a hodnocení, spolu s vývojem měřicích prostředků. Jedině tak lze zajistit, že novinky v hodnocení povrchu budou připraveny k praktickému využití.

K měření struktury povrchu se používají speciální měřicí prostředky. Každý takový měřicí přístroj – profilometr – bez ohledu na vlastní konstrukční provedení musí zajistit přesné snímání profilu kontrolovaného povrchu. Snímací systém – dotykový nebo bezdotykový – tvoří jednak snímací médium (tj. snímací hrot, světelný paprsek apod.), jednak posuvový mechanismus, který umožní snímání předem stanovené délky profilu povrchu (v ose X nebo X a Y). Takto získaný průběh profilu na měřené délce je digitalizován a tvoří základ pro jeho další zpracování (filtraci, úpravy apod.) a vyhodnocení. Zpracování změřených dat profilu povrchu formou definovaných parametrů struktury povrchu je základní funkcí kvalitního měřicího systému. U tradiční konstrukce přístrojů jsou data zpracovávána přímo ve vyhodnocovací části profilometru. Technicky i ekonomicky se velmi přínosnou ukázala nabídka přístrojů, u kterých je prováděno zpracování změřených dat profilu v připojeném počítači, s využitím speciálních programů. Standardem současných měřicích přístrojů je možnost ukládání měřených dat buď přímo v paměti měřicího přístroje, nebo na vnější přenosný nosič. Tato skutečnost je významná jak z hlediska časových možností zpracování měření, tak i z hlediska obsahu zpracování (např. analýza drsnosti, tvaru, rozměru apod.).
Ve vývoji měřicí techniky pro kontrolu struktury povrchu se v souladu s potřebami strojírenské výroby jednoznačně prosazuje vysoká přesnost a velký rozsah měření, programové zabezpečení přípravy a provedení a vyhodnocení měření. Požadavek na vysokou přesnost měření je jednoznačně vyvoláván zvyšující se kvalitou dokončených povrchů součástí, která je rozhodujícím faktorem jejich funkční a výkonové způsobilosti. V průmyslových oborech, jako je např. elektronika, optika, výroba paměťových a přenosových médií, je požadována vysoká přesnost rozměrů, tvaru i jakosti povrchu, často na relativně malých součástech. Současně se zvětšuje rozsah měření, a to jak ve vertikálním směru (zdvih snímacího hrotu v ose Z), tak i v horizontálním směru (zvětšení délky měření v osách X a Y). Velikost zdvihu a délky posuvu snímacího mechanismu je mimo jiné rozhodující pro využitelnost měřicího zařízení. Zatímco přístrojem s rozsahem měření 0,2 mm lze měřit jen drsnost povrchu, může být systém se zdvihem snímacího hrotu 10 mm využit pro měření drsnosti, vlnitosti, tvaru, příp. rozměru. V současné době již standardní velikost vertikálního zdvihu na úrovni 10 mm, při délce měření 120 mm a rozlišitelnosti 1 nm, klade vysoké nároky na konstrukční a technologické provedení měřicího zařízení. Programového vybavení kontroly struktury povrchu má v maximální míře urychlit a zjednodušit celý proces kontroly, včetně prezentace výsledků. Řízení přípravy i vlastního měření programem zajišťuje i minimální vliv obsluhy na výsledky měření.
V současné době je k dispozici poměrně široký sortiment měřicích prostředků od jednoduchých dílenských měřidel až po víceúčelové sestavy s několika měřicími systémy, s bohatým přístrojovým a vyhodnocovacím vybavením. Z technického, ale i ekonomického hlediska je velmi důležité, aby při výběru měřicího přístroje byl pečlivě posuzován požadovaný výsledek měření v souvislosti s technickými možnostmi zařízení, podmínkami kontroly apod. Z konkrétní nabídky měřicí techniky je zřejmé, že výše uvedené vývojové směry se uplatňují jak při zlepšování a rozšiřování funkčních vlastností stávajících měřidel, tak i v přípravě nových měřicích přístrojů. Současná technická úroveň prostředků měření struktury povrchu je dále dokumentována na novinkách firmy Taylor Hobson Ltd.
Reklama
Reklama
Reklama

Program Ultra

Nová verze programu Ultra, ozn. 4.3, byla připravena k využití s úspěšným profilometrem Form Talysurf Intra (dále Intra). Spojení přesného měřicího přístroje s rozsáhlými možnostmi programu Ultra 4.3 v připojeném počítači představuje velmi výkonný kontrolní prostředek (vhodný i pro dílenské aplikace) a podstatné rozšíření využitelnosti přístroje. Výrobce mezi hlavními přednostmi uvedené kombinace uvádí výrazné zlepšení řízení a polohování posuvové jednotky v ose X, provedení kalibrace měřidla s využitím jednoho kalibračního etalonu či možnost samostatného programování, kterým se zajistí automatický cyklus měření. Programy dále lze standardními postupy snadno upravovat a ukládat pro opakované využití, výběrem vhodné úlohy z široké nabídky lze zjednodušit analýzu složité součásti a cíleným způsobem analýzu řídit, program umožní práci s tolerancemi, získaná data lze statisticky zpracovávat v textovém formátu.
Uvedená měřicí sestava má zvětšenou kapacitu pro ukládání dat, možnost síťového propojení, importu i exportu nezpracovaných nebo upravených dat. Programově je zajištěna analýza tvaru (volba ze tří typů snímačů) a obvodového měření struktury povrchu součástí ložisek. Doplněním vybavení přístroje Intra o stolek s řízeným posuvem v ose Y a programem Talymap pro analýzu 3D je možné provádět měření povrchu plochy a jeho prostorové hodnocení. Program Ultra je možné aplikovat na všechny přístroje Intra a přitom původní program pro řízení procesu měření zůstává funkční.
Kalibrace měřicích přístrojů
Tradiční metody kalibrace profilometrů zpravidla používají etalonové povrchy se známými hodnotami parametrů drsnosti. Měřením takového etalonu je ověřována výsledná hodnota daného parametru. Použití této metody pro kalibraci přístroje s větším rozsahem měření znamená použití několika různých etalonů, ale i tak není kalibrován celý měřicí rozsah přístroje. Při zjištění větší odchylky od předepsané hodnoty je velmi obtížné určit zdroj této nepřesnosti. Uvedené problémy řeší metodicky zcela nový způsob kalibrace přístrojů, který připravila firma Taylor Hobson.
Nová metoda kalibrace využívá jako etalon povrch přesné koule o poloměru 12,5 mm pro měřidla s rozsahem (v ose Z) 1 mm, nebo poloměru 80 mm pro rozsah měření 10 mm. Etalonová koule ze slinutého karbidu má přesně změřený průměr, kruhovitost a drsnost povrchu. Při kalibraci je po nastavení snímacího hrotu na vrchol koule v příčném směru (v ose Y) snímán kulový povrch s využitím celého rozsahu měření. Takto je profil povrchu zaznamenán v souřadnicích X a Z s četností až 4 údajů na 1 μm posuvu v ose X (celkový počet datových bodů na úrovni 120 000). S ohledem na typ analýzy se profil nejprve matematicky „vyrovná“ (např. podle přímek LS nebo MZ) a následně se provede příslušný typ filtrace. Z dat upraveného profilu se podle standardních definicí vypočtou hodnoty jednotlivých parametrů. Proces kalibrace je programovatelný a prakticky automatický. Při kalibraci jsou automaticky prováděny korekce úchylek způsobených obloukovým pohybem snímacího raménka, velikostí poloměru hrotu a změnou jeho kontaktního bodu s etalonem nebo případnou nelinearitou pohybu snímače v rozsahu zdvihu (v ose Z). Takto je minimalizována systematická chyba měření. Poněvadž nejistota ověření koule (~0,01 % jmenovité hodnoty) je podstatně menší než nejistota ověření etalonů drsnosti (~4 %), jsou i naměřené hodnoty parametrů zatíženy výrazně menší systematickou chybou. Uvedeným postupem je kalibrován celý rozsah měření přístroje na jednom etalonu. Navíc řídicí program umožňuje kalibrovat jen vybranou část rozsahu. Tato patentovaná metoda zajišťuje komplexní kalibraci systému včetně ověření stavu snímacího hrotu, např. identifikaci jeho poškození. Jedině uvedenou kalibrací je přístroj připraven k metodicky správnému měření parametrů drsnosti na zakřivených plochách.

§§§

V příštím vydání vám představíme nové typy měřicích přístrojů od firmy Taylor Hobson.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 30611
Datum: 18. 06. 2003
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 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.

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.

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.

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.

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?

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.

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.

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