Температурная компенсация в портативной метрологии

Регулировки для компенсации влияния окружающей температуры при использовании портативных метрологических устройств: Компенсировать или не компенсировать?

Свяжитесь с нами

Изменения окружающей температуры и температуры измеряемых деталей оказывают видимое влияние на большинство распространенных промышленных материалов, таких как сталь или алюминий. Именно по этой причине для получения наилучших результатов наиболее точные измерения с применением больших автоматических КИМ, таких как Globals и PMM, выполняются в помещениях с контролируемой температурой и даже с использованием датчиков, измеряющих температуру детали.

Тем не менее, конструкция портативных измерительных систем, таких как лазерные трекеры Leica и портативные манипуляторы ROMER, допускает перемещение их непосредственно к измеряемой детали, а не наоборот. В большинстве случаев производственные условия в цехах не отличаются хорошей регулировкой температуры, если таковая вообще проводится. Это может вызвать вопросы, следует ли учитывать тепловое расширение деталей при выполнении измерений с помощью портативных инструментов, и если да, то как?.

Портативные измерительные системы и программные пакеты могут иметь различные инструменты для обработки температурных изменений. Это могут быть:

1. Контрольные шкалы, выполненные из того же материала, что и измеряемая деталь (такая технология пришла к нам из теодолитных измерительных систем).

2. Другая подобная технология состоит в том, чтобы измерить две точки на инструменте и сообщить измерительной системе "известное" расстояние между этими двумя точками. Это -- вариант метода измерительной линейки.

3. Температура материала может быть измерена в различных точках на протяжении измерительного цикла и зарегистрирована системным программным обеспечением с помощью инструмента, который компенсирует “CTE”(коэффициент теплового расширения) путем внесения расчетных изменений в "шкалу" данных измерения.

4. Можно измерить количество точек, для которых уже имеются "номинальные" данные измерений. С помощью алгоритма "наилучших приближений" программное обеспечение рассчитывает изменение по "шкале" измеренных данных.

Все эти методы имеют свои ограничения. Если мы измеряем только твердые блоки из известного материала, этот метод температурной компенсации будет работать хорошо. В этом случае изменения размеров будут "линейными", и поэтому дадут "превосходный" результат расчета CTE, который компенсирует тепловые изменения детали.

Однако, в реальном мире мы обычно не измеряем однородные блоки материалов. В случае портативной метрологии мы часто измеряем крупные детали, обрабатываемые, свариваемые, соединяемые болтами, сцепляемые и скрепляемые с другим деталями, выполненными из того же или другого материала. В таких сочетаниях материалов или расположении деталей из разных материалов перемещения, вызываемые тепловым расширением или сжатием, меняют свое направление. В реальности объекты не расширяются и не сжимаются линейно, они скручиваются или изгибаются или деформируются тем или иным образом. Поэтому мы не можем автоматически принять, что компенсация CTE -- наилучший способ, который описывает то, что происходит во время теплового цикла.

Другими словами, метод температурной компенсации имеет присущие недостатки, обусловленные сложностью реального мира. В действительности, когда мы производим компенсацию температурных изменений, мы, возможно, вносим погрешность, которая больше той, которую мы удалили. Некоторые операторы, зная об этом, просто игнорируют температуру объекта и не делают никаких попыток корректировать тепловые изменения.

Кроме физического контроля окружающей среды, в которой проводятся измерения, не существует хорошего решения для компенсации температуры. В большинстве случаев расчет на шкалах, выполняемый по методу наилучшего совпадения, дает наилучшие результаты. Однако это верно не всегда; могут оказаться другие обстоятельства, о которых оператор должен знать. Опытный оператор портативных измерительных средств будет помнить о тепловых свойствах при разработке плана измерения конкретной детали, оценивая размер, материал и конструкцию измеряемого объекта.

Оператор должен также оценить параметры окружающей среды, такие как близость к источникам тепла и возможные изменения температуры воздуха и детали на протяжении процесса измерения. Можно получить ряд измерений и сравнить их с номинальными значениями или со значениями, полученными ранее. Всегда рекомендуется попробовать различные методы температурной компенсации и определить лучший для данной задачи измерения. Главное же состоит в том, что опытный оператор будет тщательно документировать свою методологию и окончательные процедуры проверки, чтобы те, кто будет интерпретировать результаты его измерений, имели полную информацию, которая им необходима.