5/12/2012

1

OSNOVNI PRINCIPI KOORDINATNE MERNE TEHNIKE

KALIBRACIJA I VERIFIKACIJA MERNOG PIPKA

V. prof. dr Miodrag Hadžistević

UVOD

KONVENCIONALNO MERENJE

KOORDINATNO MERENJE

5/12/2012

2

MERENJE “TA ČKA PO TAČKA”

Merenje „ta čka po tačka“ predstavlja brzo i idealno rešenje zamerenje obeležja kojima je neophodno proveriti dimenziju ipoložaj. Senzorima „tačka po tačka“ je moguće odrediti iodstupanja od oblika, mada se analiza oblika bolje i efikasnijeostvaruje kontinualnim senzorima. Merenjem tačka po tačkaodređuje se položaj tačaka dovođenjem vrha pipka u kontakt sapredmetom.

OSNOVNI PRINCIPI KOORDINATNE METROLOGIJE

5/12/2012

3

Nominalna geometrija se definiše tehničkim crtežom ili CADmodelom.

Realna geomatrija je stvaran oblik proizvedenog predmeta.Koordinatna metrologija omogućava merenje koordinatatačaka sa površine predmeta. Supstitutivna geometrija sedobija na osnovu izmerenih tačaka aproksimacijom.Supstitutivna geometrija se tada poredi sa nominalnom. Kadaelemente nije moguće aproksimirati osnovnim matematičkimoblicima, izmerene tačke se direktno porede sa nominalnomgeometrijom uz upotrebu metoda CAD inspekcije. Ovo jeslučaj kod CAD modela koji sadrže složene površine.

Odstupanja od dužina, oblika i položaja se dobijajupoređenjem nominalne i supstitutivne geometrije.

OSNOVNI PRINCIPI KOORDINATNE METROLOGIJE

Metodologija koordinatne metrologije se može definisati kao:

�geometrijske osobine predmeta se mere u određenim mernimtačkama korišćenjem koordinatnog mernog uređaja,

�koordinate mernih tačaka se koriste za dobijanjematematičkog modela predmeta koji se naziva supstitutivnageometrija,

�nominalna geometrija se poredi sa supstitutivnom i dolazi sedo informacija o odstupanjima.

OSNOVNI PRINCIPI KOORDINATNE METROLOGIJE

5/12/2012

4

OSNOVNI PRINCIPI

KOORDINATNE METROLOGIJE

L

XY

Z

LL

H D

B

B Z

DZ

Z

Z

B

B

BB

H

a) Model mernog predmeta e) Numeri~ka slika modela mernog predmeta

g) Upore| ivanje numeri~ke i stvarne slike modela

f) Stvarna slika modela mernog predmeta

b) Stvarni oblik mernog predmeta

c) Raspored mernih ta~aka na povr{ini mernog predmeta

d) Izmerene vrednosti koordinata mernih ta~ka

1

2 3

78 912 11

13151716

14

5

6

P (x ,y ,z ) = (23, 7, 41)

P (x ,y ,z ) = (64, 6, 22)P (x ,y ,z ) = (64, 6, 22)

P (x ,y ,z ) = (95, 8, 40)

P (x ,y ,z ) = (108, 12, 39)

P (x ,y ,z ) = (109, 34, 31)

P (x ,y ,z ) = (107, 13, 24)

1

22

3

4

5

6

1

23

3

4

5

6

1

22

3

4

5

6

1

22

3

4

5

6

L = 98B = 30H = 28L = 25B = 15H = 33

D = 9L = 23

B = 15D = 10

∆L = +1

B = +4

H = -2

L = -1

B = 0

H = -3

D = +1

L = 0

B = -1

D = +1

∆

∆∆

∆

∆

∆

∆∆

∆

L = 99

B = 34H = 26L = 24

B = 15H = 30D = 10L = 23B = 14D = 11

2310.515

10.5

12

Da

Da

Da

Da

Ne

Ne

Da

Ne

Ne

Ne

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

B

B

B

Z

Z

Z

B

B

B

Z

Z

Z

B

B

B

+

+

+

+

+

+

x

x

x

T

∆x > T?

MERNO KONTROLNI ZADACI

5/12/2012

5

MERNO KONTROLNI ZADACI

ALGORITAM RADA

5/12/2012

6

KOORDINATNI SISTEMI

Koordinatni sistem merne mašine se definiše prekokoordinatnog sistema mernog stola, koji predstavljareferentni koordinatni sistem, i njegove vrednostipredstavljaju merne opsege osa merne mašine. Mernipredmet ima dva koordinatna sistema: uravnjavanja imerenja. Prvi od njih, vrši uspostavljanje veze izmeđukoordinatnog sistema merne mašine i mernog predmeta.Drugi koordinatni sistem mernog predmeta, daje vezeizmeđu metroloških zadataka na njemu i drugihkoordinatnih sistema (mašine i mernog senzora). Najzad,koordinatni sistem mernog senzora, uspostavlja vezuizmeđu generisane koordinate osnovnog geometrijskogoblika, metrološkog zadatka i ostalih koordinatnih sistemamašine i mernog predmeta.

KOORDINATNI SISTEMI

1

23

YG

ZG

XG

Xw

Yw

Zw

ZMS

XMS

YMS

1 - MERNI STO NUMM2 - MERNI PREDMET3 - MERNI SENZOR

5/12/2012

7

KOORDINATNI SISTEMI

1 - Dekartove koordinate X,Y,Z

P

P

Y

Z

Z

X

X

X

X

R

R

θP

R

ϕ

ϕ

ϕ

3 - cilindri~ne koordinate R,ϕ,z2 - polarne koordinate R,ϕ

4 - sferne koordinate R,ϕ,θ

1 2

3 4

KOORDINATNI SISTEMI

5/12/2012

8

ELEMENTARNI GEOMETRIJSKI OBLICI

Merni predmeti čije se merenje ili inspekcija vrši na NUMM,određeni su idealnom (nominalnom) i realnom geometrijom.Idealna geometrija je definisana tehničkim crtežom ili CADmodelom mernog predmeta, a sa aspekta praktične primene(modeliranja, projektovanja, planiranja), ona se opisuje: tačkom,pravom, krugom, ravni, sferom, cilindrom, kupom, elipsom itorusom. Ovi elementarni geometrijski oblici se prepoznavaju naosnovu uzetih broja tačaka koje su generisane na mernompredmetu

ELEMENTARNI GEOMETRIJSKI OBLICI

5/12/2012

9

KALIBRACIJA I VERIFIKACIJA

Kalibracija je skup postupaka kojima se, u određenimuslovima, uspostavlja odnos između vrednosti veličina kojepokazuje merilo ili merni sistem ili vrednosti koje predstavljamaterijalizovana mera ili referentni materijal, i odgovaraju ćihvrednosti ostvarenih etalonima.

Verifikacija je proces dokazivanja istine ili neke tvrdnje,postavke, hipoteze i sl. Izvodi se na više načina od kojih sueksperimentalni dokazi najvalidniji. Za verifikaciju binajjednostavnije mogli reći da je potvrda o valjanostipredhodno izvršene kalibracije.

IZVORI GREŠAKA MERENJA KOD KMM

5/12/2012

10

KALIBRACIJA I VERIFIKACIJA MERNOG PIPKA NA NUMM

� Kalibracija i verifikacija su dve fundamentalneaktivnosti kod upravljanja senzorima i ciklusom merenja ucelini,

� Kada je definisan merni senzor on mora biti kalibrisan.Kalibracija predstavlja postupak definisanja koordinatnogsistema mernog senzora kao i memorisanje podataka osvakom mernom pipku ponaosob.

� Kalibraciji mernog senzora mora da predhodiutvrđivanje merne sile. Pravilan izbor merne sile je jakovažan za statičku krutost sistema mernog senzora.

� Kada se završi kalibracija, može se izvršiti verifikacija senzora.Merenjem prethodno kalibrisanog etalona automaski se određujukorekcije pipka (dužine i radijus).

KALIBRACIJA I VERIFIKACIJA MERNOG PIPKA NA NUMM

5/12/2012

11

KALIBRACIJA I VERIFIKACIJA MERNOG PIPKA NA NUMM

Softver za kalibraciju mernog senzora se koristi za definisanjeefektivnog radijusa mernog senzora. Kompenzacija radijusamernog senzora je uračunata pri određivanju dimenzija.

KALIBRACIJA I VERIFIKACIJA MERNOG PIPKA NA NUMM

5/12/2012

12

� linije i ravne površine su pomerene u pravcu normale na radijusvrha mernog pipka,� za krug, sferu i cilindar: njihov radijus se povećava, ili smanjujeu pravcu normale na radijus vrha mernog pipka,� za torus: radijus cevi se povećava, ili smanjuje za vrednostradijusa vrha mernog pipka, i� za konuse: vrh se pomera u pravcu ose.

Princip kompenzacije je sledeći:

NUMM "CARL ZEISS CONTURA G2 AKTIV"

Koristi se za precizno merenje,inspekciju kao i za 3D-digitalizaciju elemenata složenekonfiguracije. Mašina radi savisoko – brzinskomskenirajućom tehnologijom.

5/12/2012

13

POSTUPAK KALIBRACIJE I VERIFIKACIJE NA "carl zeiss CONTURA G2 aktiv"

Merni pipak se mora kalibrisati:

� u slučaju da smo instalirali novi merni pipak koji još nijekalibrisan,� ako želimo da ponovo reverifikujemo sistem mernih pipakanpr. posle promene tempetarure u radnom prostoru mašine.

POSTUPAK KALIBRACIJE I VERIFIKACIJE NA "carl zeiss CONTURA G2 aktiv"

5/12/2012

14

Za startovanje procesa kalibracije prvo je potrebno odabrati ikonicuStylus system na listi preduslova softvera Calypso i otvoriće seprozor Probing system qualification

REZULTATI KALIBRACIJE

Standardna devijacija najviše zavisi od sledećih faktora:

� Rezolucija i tačnost NUMM,� Dužine i krutosti mernih pipaka,� Kvalitet sistama mernog senzora,� Čistoće i okoline.

5/12/2012

15

METODE KALIBRACIJE

Kada želimo da kalibrišemo merni pipak imamo opciju daodaberemo različite metode kalibracije u opciji Mode.

METODE KALIBRACIJEMETODA 6 TA ČAKAOva metoda je standardna za prebacivanje mernih glava.Koristi se za početno određivanje geometrije mernog senzora.Može da se koristi za sve merne glave sa sferno oblikovanimkrajevima mernog pipka. Nije pogodno za veoma kratkemerne pipke i posebne kombinacije mernih pipaka (npr.iskošene konstrukcije). Za odredjivanje pozicije se koristečetiri ta čke, a zatim šest tačaka za proces kalibracije.

5/12/2012

16

METODE KALIBRACIJE

Ova metoda je standardna metoda za merenje mernimsenzorima. Kod ove metode se određuje jedan statički tenzor.Tenzor ukazuje savijanje mernog pipka u odnosu naprimenjenu snagu. Vrši se ukupno 30 opipavanja na 15tačaka sfere. Ovde, svaka tačka se meri dva puta i to svakiput sa različito primenjenom silom. Statički tenzor proizilaziiz te razlike izmedju obavljenih merenja.

METODE KALIBRACIJE

RUČNA METODA

Koristi se samo ako automatska kalibracija (npr. zboggeometrije osovine) nije moguća. Takođe se koristi zakalibraciju temperature mernog pipka ili za po četnukalibraciju cilindra mernog pipka. Kod ove metode tačke kojesu potrebne za kalibraciju uzima proizvoljno operater namašini. Ovde, prva uzeta tačka odredjuje pravac kretanjamernog pipka. Naknadno uzimanje tačaka se koristi zaizračunavanje geometrije mernog pipka. ( rezultati su stogamogući posle petog uzimanja tačaka).

5/12/2012

17

METODE KALIBRACIJE

GEOMETRIJSKI PONOVLJENA KALIBRACIJA

Koristi se za naknadno definisanje geometrije mernog pipkaako je bilo promena neželjenih promena u toku rada sameNUMM. Predhodno definisani statički tenzor ostaje jer to seobično ne menja. Princip kalibracije ovom metodom je sličanmetodi 6 tačaka.

RUČNO PONOVLJENA KALIBRACIJAPonovljena ručna kalibracija se koristi ako automatskiponovljena kalibracija nije moguća. Koristi se isti princip kaokod ručne metode. Medjutim, determinacija se vrši u načinu"ne pri čvstiti stegom, ne stisnuti"(postoji važeći tenzor, kojinije izbrisan).

KALIBRACIONA KUGLA

5/12/2012

18

HVALA NA PAŽNJI!!!