Temperaturkompensation för portabel mätteknik

Förändringar i den omgivande temperaturen och temperaturen på detaljerna som mäts har en märkbar effekt på många material som används inom industrin, exempelvis stål och aluminium. Det är just därför som de mest noggranna mätningarna med stora automatiserade koordinatmätmaskiner, som Global och PMM, ska utföras i temperaturkontrollerade rum och med detaljsensorer för att uppnå bästa möjliga resultat.

Portabla mätsystem som lasertrackers från Leica och portabla armar från ROMER är konstruerade för att flyttas till detaljen som ska mätas, istället för tvärtom. De flesta verkstadsmiljöer har bristande temperaturkontroll, eller saknar helt temperaturkontroll. Det kan väcka frågor om hur, när eller om vi ska ta hänsyn till våra detaljers termiska expansion när vi ägnar oss åt portabel mätteknik.

Portabla mätsystem och programvarupaket kan erbjuda olika verktyg och metoder för att hantera temperaturförändringar. Exempel på det är:

1. Referensskalor som är tillverkade av samma material som detaljen som ska mätas (tekniken är hämtad från teodolitmätsystem).

2. En annan liknande teknik är att mäta två punkter på verktyget och berätta den ”kända” distansen mellan de två punkterna för mätsystemet. Det är en variation av metoden med skalorna.

3. Materialtemperaturen kan mätas vid olika tidpunkter under en mätcykel, och registreras i systemets programvara med ett verktyg som kompenserar för “CTE” (Coefficient of Thermal Expansion) genom en beräknad förändring av ”skalan” för sina mätdata.

4. Det går att mäta ett antal punkter som det redan finns ”nominella” mätdata för. Genom en process för omvandling till bästa möjliga passning, kan systemets programvara beräkna en ändring i ”skalan” för dessa mätdata.

Alla dessa metoder har sina begränsningar. Om vi endast mätte massiva block med ett specifikt material, skulle alla metoder för temperaturkompensation fungera bra. Då skulle måttförändringar vara linjära och ge ”perfekta” CTE-beräkningar som kan kompensera för temperaturförändringar i arbetsstycket.

Men i verkligheten mäter vi sällan homogena materialblock. Särskilt med portabel mätteknik mäter vi stora arbetstycken som är formade, svetsade, nitade, förbundna eller fastsatta vid andra detaljer i samma eller andra material. Genom att kombinera material eller materialriktning, ändrar vi rörelseriktningen som orsakas av materialets utvidgning eller krympning. Verkliga objekt utvidgas och krymper inte linjärt, de vrider och böjer sig, eller förvrängs på andra sätt. Därför kan vi inte automatiskt anta att kompensation för CTE är bästa sättet att beskriva vad som verkligen händer under ett termiskt kretslopp.

Men världen är komplex och alla metoder för temperaturkompensation har inneboende svagheter. När vi kompenserar för temperaturförändringar, går det i själva verket att lägga till mer fel än vad vi åtgärdar. En del operatörer som är medvetna om detta brukar ignorera objektens temperatur och låta bli att kompensera för termiska förändringar.
Utöver att fysiskt styra omgivningsförhållandena vid mätningen, finns det ingen perfekt lösning för att kompensera för temperaturen. Bäst resultat uppnås oftast om skalan beräknas genom omvandling till bästa möjliga passning. Men det stämmer inte alltid och det kan få andra konsekvenser som operatören måste vara medveten om. En skicklig operatör av portabel mätteknik är medveten om temperaturförhållandena och utvecklar en mätplan för en specifik detalj genom att utvärdera storleken, materialet och konstruktionen hos objektet som ska mätas.

Operatören bör även utvärdera andra miljöfaktorer, som placering nära värmekällor och eventuella förändringar i luftens och detaljens temperatur under mätprocessen. Det går att utföra en serie av mätningar och jämföra de med nominella data eller tidigare mätningar. Det är alltid god praxis att testa många olika sätt att kompensera för temperaturförändringar för att bestämma vilken metod som passar mätningsuppgiften. Skickliga operatörer dokumenterar alltid metoderna som testas och de slutgiltiga kontrollprocedurerna för att garantera att de som tolkar resultatet har tillgång till all erforderlig information.