Značaj industrijske metrologije u kontroli kvaliteta proizvoda

Transcription

1 Radionica Inovacije u inženjerskom projektovanju novembar 2010, Kragujevac Značaj industrijske metrologije u kontroli kvaliteta proizvoda

2 Metrologija je suštinski deo infrastrukture današnjeg sveta. Ona ulazi u naše živote na mnogo načina, neki od njih su direktni, a neki su inditrektni. Nacionalna i meñunarodna trgovina sve više zahtevaju da se demonstrira usaglašenost sa standardima i specifikacijama, uzajamno priznatim merenjima i testovima. Ekonomski uspeh većine proizvodnih industrija kritično zavisi od toga koliko je njihov proizvod dobro napravljen, a to je zahtev u kome merenje ima ključnu ulogu.

3 Stari Egipat: PRVA LEGALNA METROLOGIJA (i prve kazne) Kubit: 6 dlanova faraona Rame: 5 dlanova Nbi= 65 cm m = 93.3 g Francuska: Prvi etaloni metra i kilograma su deponovani u Arhivu Republike Francuske za sve ljude i sva vremena Zapremina: 1 jar= 0,47 l 1 hekat = 4,77 l 1 sak = 75,2 l 7. april 1875: Dekret Francuske Narodne skupštine 1 m = desetomilioniti deo četvrtine zemljinog meridijana merenog izmeñu Denkerka i Barselone

4 Podela metrologije Metrologija se deli na: naučnu nu metrologiju koja razvija i održava etalone osnovnih mernih jedinica najvišeg ranga; zakonsku metrologiju, oblast metrologije koju reguliše država zakonima i propisima. Ona obezbeñuje: merno jedinstvo u zemlji, razvoj metrologije uskledu sa tehnološkim razvojem zemlje, povećanje kvaliteta roba i usluga, zaštitu potrošača u kupoprodajnim odnosima i kontrolisanu zaštitu čovekove životne i radne sredine; industrijsku metrologiju kojom se uspostavlja sledljivost i tačnost rezultata merenja uz pomoć mernih instrumenata koji se koriste u industriji, odnosno u proizvodnji i ispitivanju proizvoda.

5 Standardizacija U zadnjoj deceniji tehnički komitet Meñunarodne organizacije za standardizaciju (ISO) je totalno revidirao postojeće standarde koji se tiču tolerancija, sa uvoñenjem nove familije meñunarodnih standarda zvanih Geometrijske specifikacije proizvoda (Geometrical Product Specifications - GPS). Ovi standardi, zamišljeni kao zajednički jezik izmeñu projektovanja, proizvodnje i verifikacije tolerancija su prirodan razvoj tradicionalnog tolerisanja, ili Geometrijskog dimenzionisanja i tolerisanja (GD&T)

6 Metrološka infrastruktura EURAMET ( je asocijacija nacionalnih instituta za metrologiju. Da bi obezbedila usluge testiranja i kalibracije za industriju, svaka zemlja računa na odreñen broj laboratorija akreditovanih u skladu sa ISO (ISO, 2005). Član EURAMET-a iz Srbije je Direkcija za mere i dragocene metale ( (pridruženi do stalni član od 2005.) EA je asocijacija akreditovanih laboratorija u Evropi ( Izvor: Internet

7 Metrološka infrastruktura Efikasna primena metrologije zahteva postojanje infrastrukture koja obezbeñuje podršku i usluge na svim nivoima: Izvor: DTU Meñunarodni nivo Regionalni nivo Nacionalni nivo

8 Metrološka infrastruktura i kvalitet merenja Lanac sledljivosti i nesigurnost: Izvor: DTU

9 Metrološka sledljivost Metrološka sledljivost je osobina rezultata merenja (ili vrednosti etalona) pomoću koje rezultat može da se dovede u vezu sa naznačenom referencom kroz dokumentovan neprekidan lanac etaloniranja koja sva doprinose mernoj nesigurnosti. Izvor: Internet

10 Nesigurnost i sledljivost Lanac sledljivosti od definicije metra do kalibracije ručnog alata sadrži: Definicija metra iz brzine svetlosti Sledljivost do definicije metra dužina merne pločice nivoa 00 su merene u odnosu na talasne dužine lasera sa Michelsonovim interferometrom. Nesigurnost kalibracije je 0.01 µm Mehaničko poreñenje u odnosu na merne pločice višeg nivoa. Na najvišem nivou referentnog standarda je nivo 00. U ovom slučaju nesigurnost kalibracije je 0.1 µm. Merne pločice se koriste kao prenosni standard za kalibraciju ručnog alata, npr. pomičnih merila, mikrometara, komparatera.

11 Nesigurnost i sledljivost Lanac sledljivosti od definicije metra do merenja koje se sprovodi na koordinatnoj mernoj mašini Izvor: DTU

12 Merenje nesigurnosti i sledljivosti Postoji odreñen broj pristupa pri izračunavanje nesigurnosti, sa različitim stepenima strogosti pri implementaciji. Različiti pristupi kod izračunavanja nesigurnosti: ISO GUM ISO PUMA (namenjen industrijskim korisnicima) ISO (namenjen industrijskim korisnicima) Drugi ISO (ISO TS u razvoju) Drugi

13 Merenje nesigurnosti i sledljivosti Po meñunarodnom sporazumu, pristup opisan u ISO Vodiču za opis nesigurnosti u merenju (GUM - Guide to the expression of Uncertainty in Measurement) je referentni. Procedura u skladu sa GUM: rigorozan metrološki pristup konvencionalna stvarna nesigurnost GUM nesigurnost može da bude previše kompleksna i vremenski zahtevna namenjena je kalibracionim laboratorijama

14 Uloga industrijske metrologije Industrijska (geometrijska) metrologija pruža alate koji povezuju mnoge različite korake u procesu proizvodnje Izvor: DTU

15 Uloga metrologije u proizvodnji Geometrijska metrologija je baza za kontrolu procesa projektovanja, proizvodnje i funkcije Izvor: DTU

16 Glavne oblasti geometrijske metrologije Dimenziona metrologija Koordinatna metrologija Metrologija površina (surface) Testiranje mašina Izvor: Internet

17 Metrologija obezbeñen kvalitet Potreba za primenom metrologije se analizira kada doñete u situaciju da morate da zadovoljite odreñeni kvalitet. Iskustvo nas, na žalost, uči da mnoge teškoće i veoma često veliki troškovi se javljaju kada imamo neadekvatan odnos sredstvo za merenje/stvarne potrebe.

18 Metrologija obezbeñen kvalitet Pre nego što počnete bilo kakvu konkretnu akciju, osnovno je da se pažljivo analiziraju metrološke potrebe. Postoje dve vrste metroloških potreba: Organizacione potrebe za upravljanje metrologijom. Materijalne potrebe za realizaciju merenja.

19 Metrologija obezbeñen kvalitet Organizacione potrebe: Da li su te potrebe dovoljno velike da zahtevaju uvoñenje pune skale metrologije? Da li su nam permanentno potrebne prostorije ili kvalifikovano osoblje? Kakve su mogućnosti u regionu? Da li želimo da upravljamo metrologijom sami, uz pomoć nekog drugog, ili da to prepustimo podizvoñaču? Izvor: Internet

20 Materijalne potrebe Izvor: Internet Inovacije u inženjerskom projektovanju Metrologija obezbeñen kvalitet U cilju realizacije ispravnog merenja, potrebno je da imate odgovarajuća sredstva, koja se dobijaju analizom ciljeva i instrumenata i njihove veze (u cilju definisanja potreba firme, potrebno je da se daju odgovori na sledeća pitanja): 1. Koje su moje industrijske potrebe? (Šta imam da merim i koju preciznost treba da očekujem?) 2. Kako mogu da zadovoljim moje potrebe? (Koje su moguće metode merenja? Koji metod i princip će da se koristi?) 3. Koji merni instrumenti mogu da se koriste? Koji instrument ću ja da koristim? Da li izabrani instrument obezbeñuje potrebnu preciznost? 4. Kako se koristi izabrani instrument? (Šta sve treba da se podesi i koja procedura treba da se prati? Da li imam tehničke kompetence da ga koristite?)

21 Metrologija obezbeñen kvalitet Na kraju svega se javlja ključno pitanje: Kako ću ja da garantujem kvalitet mog merenja? Koliko to košta? Izvor: Internet

22 Metrologija obezbeñen kvalitet S jedne strane, tehnologija merenja se posmatra kao rashod, koji je potrebno svesti na minimum koliko god je to moguće. A sa druge strane, rezultati merenja moraju da istaknu definisanu tačnost, u suprotnom oni su bezvredni u smislu donošenja odluka. Uvek će biti u suprotnosti količina pouzdanih informacija i troškovi za sticanje tih informacija. Mora da se konstatuje koja merna tehnika je najbolja za odreñenu aplikaciju korišćenjem cost-benefit analize. Na osnovu ovoga, postoje mnoga pitanja na koja mora da se odgovori, npr. da li investirati u edukaciju zaposlenih ili u unapreñenje i automatizaciju procesa merenja.

23 Metrologija obezbeñen kvalitet Napredak u metrologiji danas smanjuje cenu po jedinici merene informacije i napredak u kontroli kvaliteta i olakšava merenje potrebno da se omogući funkcionalnost delova i procesa. U tom smislu, metrologija donosi i ekonomsku korist. MI SMO OVDE (za Vas)

24 Koordinatna metrologija Uz širenje i pristupačnost moćnih kompjutera koordinatna metrologija je postala veoma važna za industrijsku metrologiju. Koordinatna metrologija je najuniverzalnija merna tehnologija u mašinskoj proizvodnji. Koordinatne merne mašine (CMM) dobijaju tačke sa površine radnog komada brže nego kada se one mere direktno. Onda se iz tog mnoštva tačaka mogu izračunati različiti geometrijski fičeri koji se koriste za procenu usaglašenosti sa specifikacijama.

25 Uloga CMM u industrijskoj metrologiji CMM su uglavnom opremljene mehaničkim sondama, meñutim zbog ograničenja kontaktnog sondiranja, integracija optičkih senzora u CMM je sve više rasprostranjena. Glavne prednosti optičkih sistema su mogućnost dobijanja velike količine podataka za veoma kratko vreme, merenje bez dodirivanja dela koji se meri, kao i činjenica da su veoma podobne za kontrolu u proizvodnom okruženju. Izvor: DTU

26 Uloga CMM u industrijskoj metrologiji Raznolikost senzora primenjenih na multisenzorskim CMM rešava različite merne zadatke kao što su: oblik i pozicjia 3D standardnih geometrijskih fičera veličine manje od 1 mm, tekstura površine i hrapavost u nm ili pod-nm domenu, debljina transparentnih i neprozirnih slojeva Takoñe, mogu da se mere unutrašnji fičeri, nedostupni konvencionalnim metodama merenja ako su važni za funkciju dela.

27 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC X 250 mm Y 125 mm Z 250 mm X Z Y

28 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Maksimalna dozvoljena greška MPE (po standardu ISO 10360): MPE E = A + L/K E1: (1.4+L/300) µm E2: (1.8+L/250) µm E3: (2.5+L/250) µm

29 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Koordinatna merna mašina za 2D i 3D merenja i kontrolu. Omogućava veoma precizno merenje zahvaljujući stress-free sistemu za voñenje radnog stola. Postojanje tri senzora omogućava različite strategije i nalaženje rešenja za veliki broj merenja bez pomeranja radnog komada. Veliko uvećanje Werth zoom optike 320x (1mm na komadu odgovara veličini monitora, 1mm na monitoru odgovara 3µm na radnom komadu) Vrši automatsko optičko prepoznavanje i merenje osnovnih geometrijskih elemenata. Oblasti primene: proizvodnja alata i mašina, automobilska industrija, elektronska industrija, proizvodnja plastike, gume, stakla...

30 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Vrste senzora: Optika (obrada slike, skeniranje konture, auto-fokus, 3D Patch) Laser Fiber (kontatni senzor)

31 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Vrste senzora i strategije merenja: Procesiranje slike 3D Patch Autofokus Laser Fiber

32 WERTH optika: Inovacije u inženjerskom projektovanju Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Prednosti u odnosu na konvencionalne kontaktne merne glave: direktno detektovanje ivica velika ušteda vremena kod dobijanja mera (kontaktne merne glave imaju svoj merni ciklus) veća tačnost zbog količine informacija koje se trenutno dobijaju Napredna rešenja, kao što je obrada slike sa filtriranjem, zajedno sa promenljivim radnim odstojanjem i usmerenim osvetljenjem su idealna da bi se izašlo u susret izazovima kojima ne mogu da odgovore klasične optičke metode Sa dovoljno optičkih alata, softverom za obradu slike mogu da se ostvare stabilne merne rutine sa pouzdanim rezultatima

33 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WERTH zoom:

34 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC MultiRing: Programabilni ugao osvetljenja

35 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Werth laser senzor (WLP) Senzor Laser je posebno pogodan za brzo merenje ravni, kao i za linijsko skeniranje površina različitog oblika. Zbog vertikalnog smera laserskog zraka moguće je merenje i najmanjih oblika i otvora. Jedino ograničenje je da nagib tih površina ne sme da bude veći od 80. Maksimalna dozvoljena greška MPE koja može da se javi kod merenja laserom (po standardu ISO 10360): od tačke do tačke: 2.5 µm prilikom skeniranja: 3.5 µm

36 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Werth fiber senzor (WFP) Najmanji senzor u svetu (minimalni prečnik fibera 10 µm). Senzor sa najvećom tačnošću merenja. Omogućava merenje najsitnijih detalja. Koristi se na Werth CMM sa sistemom za obradu slike. Maksimalna dozvoljena greška koja može da se javi kod merenja fiberom je 0.5 µm.

37 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Primeri primena fibera: Fiber senzor u modu sopstvenog osvetljenja (sa titanijumom) - Merenje otvora mlaznice na dubini 0 mm Fiber senzor u modu sopstvenog osvetljenja (sa titanijumom) - Merenje otvora mlaznice na dubini 0.6 mm Fiber senzor bez sopstvenog osvetljenja (sa backlight) - Merenje zupčanika

38 CTC fiberi (WFP) Inovacije u inženjerskom projektovanju Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WFP-Ball1 prečnik (XY ravan) µm WFP-Ball1 prečnik (XY ravan) µm titanium WFP-Ball1 prečnik (XY ravan) µm WFP-Ball1 prečnik (XY ravan) µm titanium WFP-Ball1 prečnik (XY ravan) µm WFP-Ball1 prečnik (XY ravan) µm titanium

39 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WinWerth software WinWerth je interaktivni grafički user friendly 3D softver za merenje, baziran na Windows operativnom sistemu. Vrši 3D merenje standardnih geometrijskih oblika i slobodnih oblika Najpogodniji za korišćenje sa Werth multisenzorskom tehnologijom Koristi se na svim Werth koordinatnim mernim mašinama i Werth profil projektorima Može da se koristi za ručno merenje kao i u CNC modu (teach-in) Fleksibilno dizajniran izveštaj sa merenja, kompatibilan sa Microsoft-Office -om

40 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WinWerth software Izmerene veličine Automatsko prepoznavanje oblika

41 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WinWerth software WERTH-ovo procesiranje slike Mogućnost izbora željene konture Filteri za obradu slike Filteri slike Šum Kontrast Filteri kružnice Filteri linije Filteri konture

42 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WinWerth software WERTH-ovo procesiranje slike - korišćenje filtera Izmeren krug, nefiltriran Krug izmeren sa Outlier Pixel 1 Iner Circle Linija, izmerena sa Outlier Pixel 1 North Linija izmerena sa Outlier Pixel 2 North

43 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WinWerth Softver Offline & Online WinWerth 2D-CAD-Offline/2D-CAD-Online Softverski moduli za programiranje i upravljanje koordinatnom mernom mašinom sa 2D CAD podacima 2D-CAD-Offline : Generisanje programa na radnoj stanici bez radnog komada za merenje (korišćenjem njegovog CAD modela) 2D-CAD-Online : Upravljanje koordinatnom mernom mašinom selekcijom elemenata koji treba da se izmere na CAD modelu

44 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WinWerth Softver Offline & Online WinWerth 3D-CAD-Offline/3D-CAD-Online Softverski moduli za programiranje i upravljanje koordinatnom mernom mašinom sa 3D CAD podacima 3D-CAD-Offline : Generisanje programa na radnoj stanici bez radnog komada za merenje (korišćenjem njegovog CAD modela) 3D-CAD-Online : Upravljanje koordinatnom mernom mašinom selekcijom elemenata koji treba da se izmere na CAD modelu

45 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WinWerth Softver BestFit WinWerth 2D-BestFit Sofver za automatsko poreñenje 2D-CAD podataka sa izmerenim konturama WinWerth 2D-ToleranceFit Sofver za automatsko poreñenje 3D-CAD podataka sa izmerenim konturama Opcija za 2D-BestFit za uklapanje odstupanja dela u opseg tolerancije (patent) WinWerth 3D-BestFit Simulacija mehaničkih merila - kontrolera

46 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WinWerth Softver BestFit Model i kontura posle Tolerance Fit-a: pre Tolerance Fit-a:

47 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC WinWerth Softver BestFit Posle uporeñivanja, u prozoru Nom-Act-Comparsion imamo informacije o tome koliko je model rotiran i pomeren po osama tokom uporeñivanja što nam daje mogućnost korekcije mašine i alata nakon neke od strategija koje smo koristili.

48 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Izveštaji sa merenja: +===================================================================================+ Univerzitet u Kragujevcu Jovana Cvijica bb I Z V E S T A J O M E R E NJ U Kragujevac Tel.: Fax.: ===================================================================================+ Korisnik : Datum : Deo : Vreme :09:56:36 Broj dela : Ime programa : Operater : Komentar : +===================================================================================+ / Date: :56 / Page: SYM ACT SET UTOL LTOL DEV <>TOL +/- DESIG X Dist_1 X Dist_2 Y <<<< Dist_3 Dst Dist_4 Dst Dist_5 Dst Dist_6

49 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Skeniranje laserom Izveštaji sa merenja: u ravni skeniranja Optikom skenirana površina 3D Patch Laserom skenirana površina

50 Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC Šta je potrebno za merenje? 1. Tehnički crtež radnog komada sa tolerancijama. U ovom slučaju izlaz sa merenja je izveštaj sa propratnim crtežima kontrolisanih dimenzija pojedinih feature -a 2. CAD model u STEP formatu (*.stp): Korišćenjem CAD-online -a izveštaj bi sadržao osim kontrolisanih dimenzija pojedinih feature -a i kontrolu tolerancija delova površina (primenom optic PATCH -a i/ili laserskog LINE SCAN and POINT CLOUD) Korišćenjem BestFit -a i ToleranceFit -a moguće je izvršiti korekcije kako bi odstupanje bilo svedeno na minimum

51 HVALA NA PAŽNJI