Témata
Reklama

Modernizace dvousouřadnicového měření

V metrologii geometrických veličin zaujímají významné místo přístroje a stroje, které umožňují měřit současně ve více než jedné souřadnici. Jsou označovány souhrnným názvem souřadnicové měřicí přístroje, resp. stroje.

Jednou z kategorií jsou dvousouřadnicová měřicí zařízení, která je možno rozdělit do dvou skupin: měřicí mikroskopy a profilprojektory. Princip měření je podobný a umožňuje měření na základě pozorování zvětšeného reálného obrazu (profilu) měřené součásti v procházejícím nebo odraženém světle na matnici nebo okulárem, tedy v rovině. Obě zmíněné skupiny přístrojů mají určitou oblast použitelnosti, je však vhodné připomenout, že přesnost měření na profilprojektorech je cca o jeden řád nižší, než měření na dobrých laboratorních mikroskopech.
Měřicí mikroskopy patří k nejpoužívanějším přístrojům v metrologii geometrických veličin a tvoří podstatnou část vybavení metrologických laboratoří. Jsou to robustní a kvalitní přístroje s dlouhou životností a velmi dobrou přesností měření. Měření se provádí na optickém principu, tj. zaměřováním nitkového kříže na hrany, průměty, obrysy, event. na povrch měřené součásti. Měřicí stůl (s upínacími hroty, plochou ap.) se pohybuje ve dvou vzájemně kolmých směrech s odměřovacími systémy. Využití laboratorních mikroskopů je univerzální, což umožňuje i bohaté příslušenství, např. otočné stoly, dělicí hlavy, výměnné objektivy a okuláry, speciální příslušenství na měření závitových kalibrů ap..
Zvláštní kategorií jsou měřicí mikroskopy, event. profilprojektory, vybavené počítačem s příslušným softwarem pro měření v rovině. Tato zařízení jsou vybavena digitálními odměřovacími systémy. Výpočetní program má podstatně větší možnosti měření a vyhodnocení ve srovnání s klasickými postupy, kdy některé parametry (rozměry, úhly, úchylky tvaru aj.) nelze měřit vůbec nebo jen velmi obtížně a s pomocnými výpočty. Měření je dokumentováno tiskem výsledků, event. grafickým výstupem.
Reklama
Reklama
Reklama

Modernizace měřicích mikroskopů

V přístrojovém vybavení metrologických pracovišť tvoří podstatnou část starší dvousouřadnicové měřicí zařízení, především mikroskopy. Jsou stále využívány ve výrobních podnicích a technických školách. Většinou jsou to přístroje produkce Zeiss Jena, tzv. univerzální měřicí mikroskopy (UMM). Díky kvalitnímu mechanickému provedení a optickým komponentám je na nich možno provádět poměrně velmi přesná měření. Jsou vybaveny klasickými skleněnými čárkovými měřítky a spirálními mikroskopy na odečítání naměřených hodnot. V současné době však tento způsob v mnoha případech již nevyhovuje, neboť měření je pomalé, náročné na obsluhu a může být zdrojem náhodných i subjektivních chyb při měření. Kromě toho řešení složitějších měřičských úloh je obtížné, někdy i nemožné.
Jednou z možností řešení této situace je modernizace těchto tzv. klasických měřicích zařízení, především laboratorních měřicích mikroskopů. Modernizace spočívá především v digitalizaci odměřovacích systémů, tzn. náhradě původních čárkových měřítek a spirálních mikroskopů inkrementálními optoelektronickými snímači (Carl Zeiss, Heidenhain aj.) s rozlišením min. 0,001 mm. Další variantou je připojení PC (přes rozhraní) na tiskárnu, spínače pro záznam měřených hodnot souřadnic X, Y a instalace speciálního softwaru pro 2D měření v rovině. Taktéž je možné připojení digitální indikace polohy měřicího stolu s displeji pro obě osy X, Y.
Souřadnice v obou osách jsou samozřejmě zobrazeny i na monitoru počítače při použití softwaru pro 2D měření. Připojení k PC umožňuje využití a dosažení všech parametrů dvousouřadnicového ručního měřicího stroje. Veškeré funkce mikroskopu zůstávají zachovány.

Software pro 2D měření

Použití měřicího a výpočetního programu umožňuje koncepčně zcela nové souřadnicové měření. Součásti se měří pomocí bodového snímání základních elementárních útvarů, tj. přímek, kružnic (resp. jejich části) a bodů v rovině. Program dále umožňuje počítat vztahy mezi těmito elementy a mezi útvary vzniklých výpočtem z naměřených prvků. Obecné tvary je nutno snímat jako posloupnost jednotlivých bodů, kterými program prokládá kružnice, přímky nebo oblouky. Výpočty útvarů jsou prováděny matematickou metodou nejmenších čtverců, podobně jako u souřadnicových měřicích strojů. Pro vyhodnocení parametrů jsou tedy využívány tzv. střední prvky. Program má funkci automatické detekce typu útvaru. Na měřeném objektu je možno definovat detaily, které lze libovolně zvětšovat. Software je produktem české firmy Topmes Praha. Původní starší verze M2D DOS je nahrazována zcela novým programem M2D Win na platformě Windows a představuje plně graficky orientované programové vybavení pro automatizaci měření na měřicích mikroskopech, event. profilprojektorech pracujících v ručním režimu.
Program M2D Win se ovládá pomocí několika skupin funkcí reprezentovaných ikonami nebo funkčními tlačítky rozmístěnými po obvodu pracovní plochy. Po spuštění se program nastaví automaticky do základního režimu. Popis funkcí a možností programu je poměrně obsáhlý, proto jsou uvedeny pouze stručně některé možnosti.
Měřicí funkce se používají k bodovému snímání jednotlivých základních geometrických útvarů (bod, přímka, kružnice), které lze snímat libovolným počtem bodů a program průběžně vyhodnocuje směrodatnou odchylku jednotlivých bodů od ideálního útvaru proloženého naměřenými body. Měřené body se postupně objevují na pracovní ploše monitoru počítače.
Geometrické funkce se používají pro výpočet a konstrukci geometrických útvarů ze snímaných základních útvarů (bodů, přímek, kružnic nebo oblouků) i z nových útvarů vytvořených těmito funkcemi. Veškeré geometrické funkce je možno používat v celkovém pohledu nebo v detailech a vytvářet vztahy mezi útvary definovanými v různých detailech. Konstrukční úlohy se provádějí pomocí funkcí nástrojového boxu tlačítek, který má název operace.
Program M2D Win obsahuje také funkce pro vyhodnocení úchylek tvaru (přímost, kruhovitost) a polohy (kolmost, rovnoběžnost, sklon, soustřednost, souměrnost, umístění jmenovité polohy prvku) měřených útvarů v rovině (profilů) podle platných definic. To je výhodné, pokud je tyto útvary možné měřit optickou metodou – snímáním libovolného počtu bodů.Kromě uvedeného stručného popisu lze využít řady dalších funkcí. Externí operace ke konstrukci bodu, přímky nebo kružnice, libovolnou práci s obloukem (částí kružnice) ap. Graf & Prot operace se používají ke kreslení vynášecích čar kót, prodlužování čar, popisu obrázku nebo očíslování prvků (útvarů). Grafické znázornění vybraných útvarů je velmi názorné především u úchylek tvaru a polohy. Je též možné zadat jmenovité hodnoty a tolerance pro vyhodnocení jejich dodržení nebo překročení porovnáním s naměřenými číselnými hodnotami.Výstupem provedeného měření je grafické znázornění tvaru měřené součásti s příslušnými kótami požadovaných parametrů a protokol o měření s výsledky zvolených rozměrů, úchylek tvaru a polohy, dodržení předepsané tolerance atd. Protokol ve svém záhlaví obsahuje informace identifikující proces měření.
Při měření někdy nestačí jen matematické vyhodnocení útvarů. Proto program umožňuje i grafické zobrazení vybraných útvarů. Pro kvalitu grafického zobrazení je důležité změřit větší počet bodů. Po zvolení příslušného útvaru (přímka, kružnice, oblouk) se na monitoru objeví tabulka grafického i matematického vyhodnocení. Hodnoty v tabulce se vztahují k aktuální souřadné soustavě. Tyto výstupy umožňují měřit úchylky tvaru v rovině (přímost, kruhovitost) pomocí bodového snímání příslušného útvaru v rámci celkového měřicího rozsahu přístroje. V metrologii tvarových úchylek povrchu jsou tyto metody klasifikovány jako tzv. zjednodušené. Celková přesnost měření a vyhodnocení je mj. závislá i na počtu snímaných bodů a kvalitě zaměřovaného povrchu.

Závěr a zhodnocení

Předložený příspěvek ukazuje jednu z možností modernizace a inovace metrologických laboratoří v oboru měření geometrických veličin. V České republice i v jiných státech střední Evropy je stále provozováno značné množství měřicích přístrojů starší výroby (tzv. klasické). Pokud jsou v dobrém udržovaném stavu, je možné provést jejich modernizaci. To se týká nejen dvousouřadnicových přístrojů, ale i přístrojů pro měření v jedné souřadnici (délkoměry). Výhodou tohoto řešení je poměrně velmi malá investice ve srovnání s nákupem nových a drahých měřicích zařízení. Tímto řešením se výrazně prodlouží morální životnost původních zařízení, které mohou ještě dále spolehlivě sloužit. Kromě toho připojený počítač lze využívat i k dalším činnostem v metrologických pracovištích. Zkušenosti z provozu v laboratořích metrologie fakulty strojní ČVUT v Praze jsou velmi dobré a výsledky jsou plně srovnatelné s novým měřicím zařízením podobného typu. Metrologické zabezpečení a odpovídající vzdělání v tomto oboru je nutnou podmínkou pro budoucí úspěšné začlenění České republiky do Evropské unie.
Tento příspěvek je publikován v rámci projektu č. J04/98 212200008.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 30625
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
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
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.

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.

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.

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.

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.

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?

Multisenzorová technologie a počítačová tomografie

Výběr vhodného měřicího přístroje pro účely rozměrové kontroly je velmi důležitý. Běžný přístup je takový, že daná aplikace určí vhodný typ senzoru. Pro správné rozhodnutí potřebuje vzít uživatel v úvahu několik aspektů.

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.

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