Témata
Reklama

Prostorové hodnocení struktury povrchu

Prostorová charakteristika povrchu (třírozměrná - 3D) otevírá nové možnosti pro komplexní hodnocení struktury povrchu. Popis profilu plochy nejen zvyšuje objektivitu hodnocení povrchu, ale umožní i predikci funkčních vlastností povrchu a jejich změn v průběhu provozu.

Měření a zpracování podstatně většího počtu dat, která popisují prostorový profil povrchu, přináší velké množství informací pro skutečně reálnou prezentaci kontrolovaného povrchu. Prostorové analýzy struktury povrchu vesměs kromě početního hodnocení nabízí i grafické zobrazení profilu formou axonometrického pohledu, topografické mapy nebo záznamu intenzity souřadnic. Charakteristiky povrchu plochy, např. počet, velikost, tvar a rozložení výstupků a prohlubní profilu, nejen zvyšují objektivitu hodnocení povrchu, ale lze je využít i pro predikci vlastností funkčně zatíženého povrchu a jejich změn v průběhu provozu. Právě rozšíření možností kvantitativního posuzování funkčních vlastností povrchu, např. průběhu opotřebení, tření, podmínek mazání, únavových vlastností, těsnění stykových ploch, připravenosti povrchu pro nanášení povlaků a nátěrů, odrazových vlastností, procesu stárnutí, koroze apod., patří k hlavním přednostem prostorového hodnocení struktury povrchu.
Hodnocení struktury povrchu plochy může přispět k vysvětlení a řešení řady problémů v tribologii a výrobní technologii. Umožní kvantitativní studium geometrických a rozměrových změn profilu povrchu v různých etapách výrobních procesů součástí, po jejich dokončení i v průběhu jejich funkce.
Reklama
Reklama
Reklama

Parametry hodnocení

Měření a zpracování většího počtu dat při prostorovém hodnocení povrchu umožňuje nová generace měřicích zařízení, která současně stimuluje výzkum v mnoha technických i jiných oblastech. Získaný reálný obraz povrchu obsahuje velké množství informací, které mohou být zkušeným pozorovatelem interpretovány. Ke kvantifikovanému popisu povrchu slouží přesně definované parametry. Je třeba připomenout, že parametry nedokáží vyčerpávajícím způsobem komplexně popsat povrch. Každý parametr totiž přináší informace jen o určitých vlastnostech struktury povrchu a vyžaduje správnou interpretaci.
Základní koncepce prostorového hodnocení povrchu byla zpracována v rámci projektu EU nazvaného Surfstand, včetně návrhu vhodných hodnoticích parametrů. V navazující etapě se pracovní skupina ISO zaměřila na charakteristiku hlavních vlastností povrchu a jejich vlivu na funkční vlastnosti. Postupně byl koncipován soubor parametrů, který tvoří čtyři základní skupiny: výškové (amplitudové), délkové (roztečné), hybridní (smíšené) a funkční parametry. Skutečnost, že parametry jsou definovány pro plochu (Surface), a ne pro jeden profil, vedla k označení parametrů výškových, délkových a hybridních písmenem "S", podobně jako jsou parametry drsnosti povrchu označeny "R" ( Roughness; např. Ra, Rq apod.). Funkční parametry jsou určeny k popisu schopnosti zadržet na povrchu kapalinu (mazivo), a soustřeďují se proto na prostor - objem (Volume). Odtud jejich označení "V".
Výškové parametry
Většina parametrů této skupiny přesně analogicky odpovídá parametrům 2D. Parametry Sq, Ssk, Sku, Sp a Sv jsou 3D ekvivalenty parametrů definovaných pro jeden profil Rq, Rsk, Rku, Rp a Rv. Jsou zde ovšem dva další: největší výška mezi výstupkem a prohlubní Sz (= Sp + Sv) a parametr Sa, který odpovídá Ra - nejužívanějšímu parametru 2D. Parametr Sa není doporučován k využití a jeho zařazení vyjadřuje jen snahu udržet historickou návaznost na parametry 2D.
Délkové parametry
Tato skupina zahrnuje tři parametry, které jsou v hodnocení struktury povrchu nové: Str, Sal a Std. Str vyjadřuje poměr polohy charakteristických bodů průběhu autokorelační funkce - poměr vzdálenosti, ve které autokorelační funkce nejrychleji poklesne na úroveň 20 % v libovolném směru, ke vzdálenosti odpovídající nejpomalejšímu poklesu stejné funkce také na 20 % a v libovolném směru - a slouží k charakteristice izotropie profilu povrchu, tj. míry nezávislosti vlastností povrchu na směru prováděného měření. Parametr Sal představuje délku, která odpovídá nejrychlejšímu poklesu autokorelační funkce na úroveň 20 % v libovolném směru. Je tak stanovena nejdůležitější délka křivky. Parametr Std označuje směr stop struktury povrchu - úhel směru struktury povrchu, měřený od osy Y; je získán ze spektra úhlů (úhlová prezentace výkonové spektrální hustoty).
Hybridní parametry
Do této skupiny byly zařazeny parametry Sdq a Sdr. První z nich - Sdq - představuje průměrný kvadratický sklon povrchu a je analogický s Rdq ze souboru 2D. Sdr vyjadřuje poměr rozvinuté plochy povrchu k nominální ploše měřeného povrchu. Tento parametr je měřítkem velikosti deformace částí kontrolovaného povrchu.
Funkční parametry
Soubor funkčních parametrů zahrnuje dvě rozdílné sady parametrů, které jsou obě určeny k charakteristice stratifikovaných povrchů.
První sadu prostorových parametrů tvoří řada označená Sk (Sk, Spk, Svk, SMr1 a SMr2); tyto parametry odpovídají dobře známým Rk parametrům 2D. Druhá skupina zahrnuje čtyři nové parametry: Vvc, Vvv, Vmp a Vmc. Ty se vztahují k nevyplněnému objemu jádra, nevyplněnému objemu prohlubní, objemu materiálu výstupku a objemu materiálu jádra. Uvedené parametry se liší od Rk definovaných pro 2D tím, že jsou vypočteny pro určitou pevnou úroveň materiálového poměru, a nejsou tedy založeny na pohyblivém 40% intervalu u parametru jádra (Rk). Tato skupina parametrů byla v projektu EU Surfstand doporučena jako náhrada sady parametrů Sk.
Je třeba zdůraznit, že parametry pro prostorové hodnocení povrchu nejsou dosud normalizovány a stále se vyvíjejí a upřesňují tak, jak dále pokračuje výzkum 3D charakteristiky povrchu. Ve všech složkách tohoto procesu - metodické, experimentální, normalizační, přístrojového a programového zabezpečí - patří např. firma Taylor Hobson k aktivním účastníkům. Praktickým výsledkem této činnosti je nejen podíl na výběru vhodných parametrů hodnocení struktury, ale i příprava měřicích a vyhodnocovacích prostředků kvantitativní kontroly struktury povrchu.
Přednosti prostorového hodnocení struktury povrchu ukazují, že se jedná o metrologické metody budoucnosti. K jejich širšímu praktickému využití nepochybně přispějí nejen zvyšující se požadavky na přesnost a jakost stávajících výrobních technologií, ale i rozvoj nových materiálů a technologických metod, jako jsou nanotechnologie apod.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 50603
Datum: 15. 06. 2005
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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