Compensarea temperaturii pentru metrologia portabilă
Ajustarea efectelor temperaturii ambientale când se folosește metrologia portabilă: a compensa sau a nu compensa?
Contactați-ne
Schimbările de temperatură ambientală și temperatura pieselor măsurate au un efect vizibil asupra multora din materialele comune folosite de industrie, cum sunt oțelul și aluminiul. Din acest motiv, pentru cele mai bune rezultate, o cameră cu temperatură controlată și chiar senzorii de temperatură a piesei sunt aspecte esențiale pentru cele mai precise măsurători cu mașini CMM automate mari, cum sunt cele Global și PMM.
Totuși, cu sistemele portabile de măsurare cum ar fi sistemele de urmărire laser de la Leica sau brațele portabile ROMER, sistemele de măsurare sunt proiectate să fie duse la piesa măsurată, nu invers. Majoritatea mediilor de producție nu au o temperatură foarte bine controlată, sau temperatura nu este controlată deloc. Acest lucru poate duce la întrebarea cum, când sau dacă trebuie să luăm în considerare expansiunea termică a pieselor când folosim metrologia portabilă.
Sistemele portabile de măsurare și pachetele de programe pot oferi diferite instrumente și metode pentru a rezolva problema schimbărilor de temperatură. Acestea pot include:
1. Bare de măsurare de referință fabricate din același material ca și piesa măsurată (tehnica este un progres al sistemelor de măsurare cu teodolit).
2. O tehnică similară este aceea prin care se măsoară două puncte de pe instrument și comunicarea distanței "cunoscute" dintre cele două puncte la sistemul de măsurare. Este o variație a metodei cu bara de măsurare.
3. Temperatura materialului poate fi măsurată în diferite puncte pe durata ciclului de măsurare și înregistrată în programul sistemului cu un instrument care compensează "CTE" (coeficient de expansiune termică) prin schimbarea calculată a "scării" pentru datele măsurate.
4. Pot fi măsurate și o serie de puncte pentru care există deja date "nominale" de măsurare. Sistemul calculează schimbarea de "scară" din datele măsurate cu ajutorul procesului de "transformare pentru cea mai bună corespondență".
Toate aceste metode au limitări. Dacă am măsura numai blocuri solide dintr-un material specific, orice metodă de compensare a temperaturii ar funcționa. În acest caz, modificarea dimensiunilor ar fi "liniară" și astfel ar duce la calcule CTE "perfecte" care pot compensa schimbările termice ale piesei.
Totuși, în lumea reală, nu măsurăm blocuri omogene de material. Deseori, în particular cu metrologie portabilă, măsurăm piese mari conturate, sudate, prinse cu șuruburi, lipite sau fixate de alte piese din același material sau dintr-un material diferit. Prin aceste combinații de materiale sau direcții de material schimbăm direcția de deplasare cauzată de expansiunea sau contracția termică. În lumea reală, obiectele nu se dilată și nu se contractă liniar, ci se răsucesc sau se curbează ori se deformează. Astfel, nu putem presupune automat că pentru caracterizarea efectelor reale ale ciclului termic compensarea CTE este cea mai bună metodă.
Acestea fiind spuse, fiecare metodă de compensare a temperaturii are în mod inerent puncte slabe din cauza complexității din realitate. În realitate, când compensăm schimbările de temperatură, este posibil să generăm mai multe erori decât eliminăm. Unii operatori care realizează acest lucru, ignoră pur și simplu temperatura obiectului și nu încearcă să corecteze schimbările termice.
În afară de controlul fizic al mediului de măsurare, nu există soluția perfectă pentru compensarea temperaturii. În majoritatea cazurilor, calcularea scării prin transformarea pentru cea mai bună corespondență va duce la cele mai bune rezultate. Totuși, acest lucru nu se aplică în toate situațiile și poate avea consecințe de care operatorul trebuie să fie conștient. Un operator de metrologie portabilă cu experiență va ține cont de proprietățile termice atunci când dezvoltă planul de măsurare a unei anumite piese prin evaluarea dimensiunii, materialelor și structurii obiectului măsurat.
Operatorul trebuie să evalueze și caracteristicile mediului ambiental, cum ar fi poziția în apropierea surselor de căldură și posibile modificări de temperatură din aer și piesă pe durata întregului proces de măsurare. Se pot realiza o serie de măsurători care sunt apoi comparate cu datele nominale sau cu măsurători anterioare. Aplicarea mai multor metode de compensare a temperaturii pentru a stabili cea mai bună metodă pentru operațiunea de măsurare specifică este întotdeauna recomandabilă. Mai important, operatorul cu experiență va documenta cu atenție metodologia experimentală și procedurile de inspecție finală pentru a se asigura că persoanele care interpretează rezultatele de măsurare au toate informațiile de care au nevoie.
Totuși, cu sistemele portabile de măsurare cum ar fi sistemele de urmărire laser de la Leica sau brațele portabile ROMER, sistemele de măsurare sunt proiectate să fie duse la piesa măsurată, nu invers. Majoritatea mediilor de producție nu au o temperatură foarte bine controlată, sau temperatura nu este controlată deloc. Acest lucru poate duce la întrebarea cum, când sau dacă trebuie să luăm în considerare expansiunea termică a pieselor când folosim metrologia portabilă.Sistemele portabile de măsurare și pachetele de programe pot oferi diferite instrumente și metode pentru a rezolva problema schimbărilor de temperatură. Acestea pot include:
1. Bare de măsurare de referință fabricate din același material ca și piesa măsurată (tehnica este un progres al sistemelor de măsurare cu teodolit).
2. O tehnică similară este aceea prin care se măsoară două puncte de pe instrument și comunicarea distanței "cunoscute" dintre cele două puncte la sistemul de măsurare. Este o variație a metodei cu bara de măsurare.
3. Temperatura materialului poate fi măsurată în diferite puncte pe durata ciclului de măsurare și înregistrată în programul sistemului cu un instrument care compensează "CTE" (coeficient de expansiune termică) prin schimbarea calculată a "scării" pentru datele măsurate.
4. Pot fi măsurate și o serie de puncte pentru care există deja date "nominale" de măsurare. Sistemul calculează schimbarea de "scară" din datele măsurate cu ajutorul procesului de "transformare pentru cea mai bună corespondență".
Toate aceste metode au limitări. Dacă am măsura numai blocuri solide dintr-un material specific, orice metodă de compensare a temperaturii ar funcționa. În acest caz, modificarea dimensiunilor ar fi "liniară" și astfel ar duce la calcule CTE "perfecte" care pot compensa schimbările termice ale piesei.
Totuși, în lumea reală, nu măsurăm blocuri omogene de material. Deseori, în particular cu metrologie portabilă, măsurăm piese mari conturate, sudate, prinse cu șuruburi, lipite sau fixate de alte piese din același material sau dintr-un material diferit. Prin aceste combinații de materiale sau direcții de material schimbăm direcția de deplasare cauzată de expansiunea sau contracția termică. În lumea reală, obiectele nu se dilată și nu se contractă liniar, ci se răsucesc sau se curbează ori se deformează. Astfel, nu putem presupune automat că pentru caracterizarea efectelor reale ale ciclului termic compensarea CTE este cea mai bună metodă.
Acestea fiind spuse, fiecare metodă de compensare a temperaturii are în mod inerent puncte slabe din cauza complexității din realitate. În realitate, când compensăm schimbările de temperatură, este posibil să generăm mai multe erori decât eliminăm. Unii operatori care realizează acest lucru, ignoră pur și simplu temperatura obiectului și nu încearcă să corecteze schimbările termice.
În afară de controlul fizic al mediului de măsurare, nu există soluția perfectă pentru compensarea temperaturii. În majoritatea cazurilor, calcularea scării prin transformarea pentru cea mai bună corespondență va duce la cele mai bune rezultate. Totuși, acest lucru nu se aplică în toate situațiile și poate avea consecințe de care operatorul trebuie să fie conștient. Un operator de metrologie portabilă cu experiență va ține cont de proprietățile termice atunci când dezvoltă planul de măsurare a unei anumite piese prin evaluarea dimensiunii, materialelor și structurii obiectului măsurat.
Operatorul trebuie să evalueze și caracteristicile mediului ambiental, cum ar fi poziția în apropierea surselor de căldură și posibile modificări de temperatură din aer și piesă pe durata întregului proces de măsurare. Se pot realiza o serie de măsurători care sunt apoi comparate cu datele nominale sau cu măsurători anterioare. Aplicarea mai multor metode de compensare a temperaturii pentru a stabili cea mai bună metodă pentru operațiunea de măsurare specifică este întotdeauna recomandabilă. Mai important, operatorul cu experiență va documenta cu atenție metodologia experimentală și procedurile de inspecție finală pentru a se asigura că persoanele care interpretează rezultatele de măsurare au toate informațiile de care au nevoie.
Reverse engineering of aircraft components for MRO
Using 3D scanning to reverse engineer parts makes it easier to repair, maintain and overhaul aircraft for which CAD data is not available.
Laser tracker probing
The portable Leica Absolute Tracker AT403 laser tracker and laser Leica B-Probe offer an accurate large-volume probing solution suited to the demands of aircraft assembly...
Large-volume metrology software
Designed specifically for large-volume spatial measurement, SpatialAnalyzer is an ideal software for installing aircraft assembly tooling.
Aerospace case studies
See why BAE Systems has used laser tracker measurement in aircraft assembly tooling installation for over two decades.