Témata
Reklama

Měříte správně strukturu povrchu?

Závěrečná část našeho dvoudílného seriálu o měření struktury povrchu se zabývá způsoby stanovení základní a mezní vlnové délky, které slouží k rozlišení nerovností, jež charakterizují vyhodnocovaný profil

Pro objektivní kontrolu povrchu má velký význam volba správné hodnoty základní délky, kterou se rozlišují nerovnosti charakterizující vyhodnocovaný profil. Základní délka musí být dostatečně velká, aby v jejím rozsahu byly měřené parametry statisticky významné, ale současně ne tolik, aby zahrnovala irelevantní detaily profilu. Výběr vhodných základních délek doporučuje norma ČSN EN ISO 4288. Základní délka pro drsnost lr a pro profil vlnitosti ln má číselnou hodnotu stejnou jako charakteristické vlnové délky profilového filtru (c(f. Základní délka pro základní profil lp se rovná vyhodnocované délce.
Poněvadž výškové a délkové rozložení nerovností tvořící drsnost není většinou pravidelné, je standardně stanoveno, že vyhodnocovaná délka pro parametry drsnosti ln sestává z pěti základních délek lr (ln = 5.lr). Při hodnocení s jiným počtem základních délek musí být toto vyznačeno. Konstrukce profilometru musí zajistit snímání profilu povrchu v souladu s uvedenou metodikou. Proto jsou pro měření struktury povrchu definovány následující délky:
- základní délka (sampling length), lp, lr, lw - délka, na které jsou měřeny jednotlivé parametry;
- vyhodnocovaná délka (evaluation length), ln - délka pro vyhodnocování profilu, obsahuje
jednu nebo více základních délek, výsledek měření je průměrná hodnota ze všech základních
délek;
- délka snímání, délka dráhy měřicího hrotu (traverse lenght), L - odpovídá vyhodnocované
délce zvětšené o krátký rozběh (Lr) a doběh (Ld), které mají vyloučit mechanicky a elektricky nestabilní režimy měřicího systému.
Reklama
Reklama
Reklama

Mezní vlnová délka

Pro kontrolu struktury povrchu je dále významná správná volba mezní vlnové délky (cut-off). Jedná se o parametr měřicího přístroje, který je ekvivalentní a stejně důležitý jako již uvedená základní délka. Zatímco základní délka je fyzikální veličinou (délka kontrolovaného povrchu), mezní vlnová délka (cut-off) je funkcí profilometru, která upravuje převod profilu povrchu na odpovídající elektrický signál v rozmezí základní délky. Vlnové délky v měřeném signálu závisí na nerovnostech povrchu. Při použití krátkovlnného filtru, který vyloučí vlnové délky větší než 0,25 mm, zůstanou v nitrovaném signálu zastoupeny jen nerovnosti s roztečí 0,25 mm a menší, což je podmínkou k získání základní délky 0,25 mm. Měřicí systém odřezává nerovnosti s roztečí 0,25 mm, což je označováno mezní vlnovou délkou (cut-off). Při volbě mezní vlnové délky je rozhodující charakter struktury kontrolovaného povrchu.
Zpravidla existuje jedna hodnota mezní vlnové délky, která nejlépe odpovídá charakteristice povrchu. Např. mezní vlnová délka 0,8 mm může být použita pro téměř všechny povrchy, ale nemusí být zcela vyhovující pro hodnocení některých specifických vlastností povrchu. Proto je vhodné při volbě mezní vlnové délky zvažovat i účel připravovaného měření. Frekvence signálu (tvarových kmitů) závisí nejen na roztečích nerovností, ale i posuvové rychlosti snímače.
U dotykových profilometrů mechanický signál (tj. vertikální pohyb snímacího hrotu) přestavuje profil nerovností povrchu vzhledem k základně, dané způsobem snímání. Tato základna musí zajistit posuv snímacího elementu rovnoběžně s měřeným povrchem tak, aby výstupní elektrický signál skutečně reprezentoval pouze profil povrchu.
V praxi je tento požadavek realizován použitím opěrky (snímání relativní) či nezávislé referenční základny (snímání absolutní).
U měřicích systémů, u nichž je základna vytvářena s využitím opěrky, je měření významně ovlivňováno poloměrem zaoblení dotykové části opěrky a jejím umístěním. Rozměr opěrky na snímacím raménku musí být výrazně větší, než je rozteč nerovností povrchu, aby "nezapadala" do prohlubní a udržela přímkovou základnu. Skutečný rozměr opěrky často znemožňuje oddělení drsnosti od vlnitosti. Ideální poloha opěrky je přímo v místě (ose) snímacího hrotu. Z praktických důvodů bývá opěrka umístěna před nebo za hrotem. Takové uspořádání způsobuje nepřesnosti při snímání některých povrchů.
Opěrka působí jako filtr a více nebo méně ovlivní záznam profilu povrchu. Pro většinu případů měření je za vhodnou považována opěrka s poloměrem 50 mm.
Jako nezávislá základna je nejčastěji používána přímovodná tyč (kruhového nebo obdélníkového průřezu) s úchylkou přímosti, která většinou nepřesahuje hodnotu 0,4 (m na délce 100 mm. Tyč s připojenou snímací částí měřidla je zabudována do posuvové jednotky. Profilometry s nezávislou základnou umožňují měření všech nepravidelností povrchu - drsnosti, vlnitosti i tvaru. Ve spojení s širokým rozsahem měření jsou moderní měřicí přístroje připraveny pro kontrolu některých úchylek tvaru, např. poloměrů a úhlů. Jiným způsobem zajištění nezávislé základny je využití přesné skleněné destičky. Skleněná plocha je umístěna pod měřicím raménkem, rovnoběžně s měřeným povrchem. Při měření opěrka klouže po skleněné ploše a vede raménko nezávisle na kontrolovaném povrchu. Nevýhodou tohoto uspořádání je, že se chyby posuvového mechanismu přenášejí na měřicí hrot.

Měření na zakřivených plochách

Předpokladem běžné kontroly struktury povrchu je, že se měření provádí na rovinné ploše. Občas je ovšem požadováno i měření na zakřivených plochách, jako jsou např. povrch koule, bok zubu ozubeného kola apod. V tomto případě je třeba použít metody, při kterých tvar povrchu příliš neovlivní hodnocení struktury povrchu. U povrchu s velkým poloměrem zakřivení lze tento problém řešit volbou malé mezní vlnové délky a použitím opěrky při snímání. Vliv polohy opěrky na přesnost měření lze vyloučit umístěním snímacího hrotu do osy opěrky. Pro kontrolu struktury povrchu jsou dále využívány profilometry s vedením snímacího raménka po zakřivené ploše nebo systémy, ve kterých se kontrolovaný povrch pohybuje pod stojícím měřicím hrotem. Moderní měřicí přístroje s velkým rozsahem měření, vysokým rozlišením a softwarovým vybavením umožní zpracování naměřených dat na většině zakřivených povrchů. K tomu jsou využívány volitelné referenční základny a matematické odfiltrování základního tvaru povrchu.

Vše má svůj řád

Význam dodržování základních pravidel a podmínek kontroly struktury povrchu pro získání objektivních, opakovatelných a srovnatelných výsledků měření dokumentuje i jejich začlenění do mezinárodních norem. Normy mimo základní terminologii a parametry struktury povrchu (ČSN EN ISO 4287; 12085; 13565 - 1, 2 a 3) již zahrnují i jmenovité hodnoty charakteristik profilometrů (ČSN EN ISO 3274), filtry profilu (ČSN EN ISO 11562) a podmínky měření struktury povrchu (ČSN EN ISO 4288 a 3274). Standardizace podmínek měření struktury povrchu je nezávislá na odlišnostech provedení měřicích systémů. Tato skutečnost je velmi důležitá a užitečná pro srovnatelnost výsledků měření získaných z různých měřicích přístrojů.
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 21112
Datum: 13. 11. 2002
Rubrika: Výroba / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Kontrola rotačních součástek v sériové výrobě

Hřídelové a kotoučové součástky patří k nejrozšířenějším ve strojírenství. S nástupem elektromobility jejich podíl zřejmě ještě poroste. Sériová výroba běžně pracuje v sekundovém taktu, a stejně tak rychlá musí být nově i kontrolní technika. Stoprocentní kontrola se již stává samozřejmostí.

Plováčkové průtokoměry na olej

Výrobou přístrojů pro polní instrumentaci se dlouhodobě a úspěšně zabývá celosvětově působící společnost Kobold Messring. Do jejího hlavního programu patří průtokoměry, teploměry, hladinoměry a tlakoměry.

Jak dokonale měřit průtok

Pro měření průtoků v průmyslových závodech nebo pro testování složení protékající tekutiny dnes existuje řada snímačů průtoku a průtokoměrů, které lze použít v nejrůznějších pracovních prostředích. Mnohé z nich pocházejí z dílny společnosti Kobold Messring GmbH.

Související články
Optický CMM skener

Firma Creaform letos v dubnu představila nový model 3D skeneru MetraScan 3D, který díky svým inovacím a parametrům nastavuje nový standard v oblasti metrologie a laserového 3D skenování.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Střípky ze svátku metrologie

Ještě před letošním svátkem metrologů, jenž se slaví 20. května, se konala tradiční metrologická událost světového rozsahu – veletrh Control v německém Stuttgartu.

Multisenzorová souhra - měřicí stroje s pevným portálem

Po mnoho let se souřadnicové měřicí stroje společnosti Werth Messtechnik GmbH osvědčují při měření s více snímači umístěnými na dvou nezávislých osách. Nebezpečí kolize mezi snímačem a obrobkem se tak podstatně sníží, protože senzory, které nejsou používány, jsou zasunuty.

Expimer - expresní zařízení pro rychlé stanovení materiálových vlastností

Expimer, prezentovaná instrumentovaná měřicí soustava pro stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou, může být alternativním způsobem, jak rychle definovat materiálové vlastnosti. Celý proces spočívá v tom, že na základě parametrů získaných v průběhu makroprocesu automatizovaného vtlačovaní indentoru kulového tvaru (ABI) do povrchu materiálu bez porušení konstrukce, lze rychle zjistit požadované materiálové vlastnosti. Tato metoda je jedinečná vzhledem k jednoduchosti, rychlosti vyhodnocení, manipulovatelnosti a užitečnosti pro stanovení mechanických vlastnosti materiálů během jejich vývoje, výroby a zejména v pracovních podmínkách provozu.

Měření a korekce chyb obráběcího stroje ve výrobním procesu

Vlivem kolísání teplot ztrácejí obráběcí stroje svoji přesnost. Již rozdíl několika málo stupňů vede k nedodržení požadovaných výrobních tolerancí. Pro zvládnutí tepelné roztažnosti částí stroje se dosud používají nákladná klimatizační zařízení. Fraunhofer Institut – IPT jde nyní jinou cestou: nová měřicí technika zjišťuje deformaci stroje a koriguje chyby přímo během jeho práce.

Měřicí technika na Control 2015

Letošního stuttgartského mezinárodního veletrhu Control 2015, zaměřeného na problematiku kvality, se účastnilo na 917 vystavovatelů. Jejich setkání s návštěvníky dokumentovalo novinkami a inovovanými technologiemi současnou úroveň dané oblasti, ale bylo inspirativní také pro další rozvoj oboru.

Sondy pod lupou

Pro koupi jakéhokoliv produktu platí jednoduché pravidlo: Hledáme produkt s nejlepším poměrem výkon/cena. Zatímco srovnání cen je triviální matematickou záležitostí, porovnat výkon produktu, respektive jeho přidanou hodnotu, bývá někdy složité.

Komplexní hodnocení jakosti povrchu

Význam stavu povrchů ve strojírenské praxi je znám již mnoho let. Z tohoto důvodu vznikly pro jejich popis, snímání a hodnocení obecně platná pravidla a metodiky, které se promítly do příslušných norem s obecně známými parametry drsnosti povrchu (Ra, Rz apod.). Pohled na drsnost bývá ovšem ve většině těchto případů pouze profilový - v jedné řezové rovině -, což způsobuje nemožnost objektivního podchycení všech jeho vlastností ve všech směrech (tj. v ploše). Proto vznikají způsoby komplexnějšího snímání - převážně optického v podobě 3D skenů -, ke kterým je nutné odpovídajícím přístupem vytvořit další parametry a metodiky pro jejich objektivní hodnocení.

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.

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