Compensazione termica per sistemi di misura portatili

Le oscillazioni nella temperatura ambiente e nella temperatura dei pezzi che stiamo misurando hanno un effetto osservabile su molti materiali industriali comuni come l'acciaio e l'alluminio. È per questo motivo che per le misure più precise con le CMM automatiche, come le GLOBAL e le PMM, per avere i migliori risultati sono essenziali sale a temperatura controllata e anche sensori di temperatura del pezzo.

I sistemi di misura portatili come i laser tracker Leica e i bracci portatili ROMER, tuttavia, sono progettati per essere portati sul pezzo da misurare anziché il contrario. La maggior parte degli ambienti di produzione industriale non hanno un buon controllo della temperatura, posto che ne abbiano uno. E questo solleva la domanda di come, quando e se dovremmo preoccuparci dell'espansione termica dei nostri pezzi quando eseguiamo la misura portatile.

I sistemi di misura portatili e il loro software possono offrire strumenti e metodi diversi di gestire le variazioni di temperatura. Tra questi vi sono:

1. Barre di calibrazione certificate fatte dello stesso materiale del pezzo da misurare (questa tecnica deriva dai sistemi di misura a teodolite).
2. Un'altra tecnica simile è la misura di due punti sullo strumento, indicando al sistema di misura la distanza nota tra questi due punti. Questa è una variante del metodo della barra di calibrazione certificata.
3. La temperatura del materiale può essere misurata in diversi punti durante il ciclo di misura e registrata nel software del sistema con uno strumento che compensa il "CTE" (Coefficient of Thermal Expansion) attraverso una variazione calcolata nella "scala" dei loro dati di misura.
4. Si può misurare un certo numero di punti per i quali esistono già dati di misura "teorici". Attraverso il processo di bestfitting, il software del sistema calcola una variazione nella "scala" dei loro dati di misura.

Tutti questi metodi hanno delle limitazioni proprie. Se misurassimo solo blocchi solidi di un materiale specifico, andrebbe bene qualunque metodo di compensazione termica. In questo caso i cambiamenti dimensionali sarebbero "lineari" e quindi produrrebbero calcoli CTE "perfetti" che possono compensare i cambiamenti termici nel pezzo.

Nel mondo reale però generalmente non misuriamo blocchi omogenei di materiale. In particolare con la misura portatile spesso si misurano pezzi di grandi dimensioni che sono sagomati, saldati, avvitati, incollati o fissati ad altri pezzi, dello stesso materiale o di un altro. Con queste combinazioni e orientamenti di materiali, cambiamo la direzione del movimento causato dall'espansione o dalla contrazione del materiale.  Quindi, gli oggetti non si espandono né si contraggono linearmente, si torcono, si piegano o si deformano in modi diversi. Pertanto non possiamo ipotizzare automaticamente che compensare il CTE sia il modo migliore di definire ciò che sta veramente accadendo nei cicli termici.

Detto questo, ogni metodo di compensazione termica ha delle debolezze intrinseche dovute alla complessità del mondo reale. In realtà quando si compensano le variazioni di temperatura, è possibile che vengano aggiunti più errori di quelli che si eliminano. Di conseguenza molti operatori ignorano semplicemente la temperatura dell'oggetto e non compiono alcun tentativo di correggere la variazione termica.

Tranne controllare fisicamente l'ambiente di misura, non vi è una soluzione perfetta per la compensazione termica. Nella maggior parte dei casi, i risultati migliori si ottengono utilizzando il calcolo della scala con il bestfitting. Questo non vale in tutti i casi, però, e può avere altre conseguenze di cui l'operatore deve essere consapevole. Un operatore di sistemi di misura portatili qualificato terrà presente le caratteristiche termiche quando sviluppa un piano di misura per un pezzo particolare, valutando le dimensioni, i materiali e la costruzione dell'oggetto da misurare.

L'operatore dovrebbe anche valutare le caratteristiche dell'ambiente, come la posizione vicino a fonti di calore e possibili variazioni nell'aria e nella temperatura del pezzo nel corso del processo di misura. Una serie di misure può essere presa e confrontata con i dati nominali o le misure precedenti. Una buona pratica è sempre quella di provare più metodi di compensazione termica per determinare qual è il migliore per quell'operazione di misura particolare. La cosa più importante è che l'operatore qualificato documenti con cura il suo metodo sperimentale e le sue procedure di collaudo definitive, per garantire che coloro che interpretano i risultati di misura abbiano tutte le informazioni necessarie.