Messarme
OnyxAceMessarme
mit 3D-Scannern
Onyx SkylineAce Skylinemit 3D-Scannern
In der Messtechnik sind präzise und genaue 3D-Messungen von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung einer hohen Qualität in Technik und Fertigung. Allerdings ist jeder Messprozess mit Unsicherheiten behaftet, selbst bei fortschrittlichen Systemen. Ein angemessenes Unsicherheitsmanagement ist unerlässlich, um zuverlässige und genaue Messergebnisse zu gewährleisten.
Die Messunsicherheit in der 3D-Messtechnik ist die Abweichung der Sollmessung im Vergleich zum gemessenen Objekt. Sie ergibt sich aus Unzulänglichkeiten im Zusammenhang mit dem Messprozess, einschließlich Gerätebeschränkungen, Erfahrung des Bedieners und Umweltfaktoren.
Mit anderen Worten, es handelt sich um den Wiederholbarkeitsfehler, also die Abweichung, die bei aufeinanderfolgenden Messungen desselben Objekts unter identischen Bedingungen beobachtet wird. Die Messunsicherheit wirkt sich auf die Messgenauigkeit in allen Bereichen aus, z. B. in der technischen Planung, der Produktentwicklung und der wissenschaftlichen Forschung.
Die Bewertung und Quantifizierung dieser Unsicherheiten ist von entscheidender Bedeutung. Die Beherrschung und das Verständnis von Messunsicherheiten ist für die Qualitätskontrolle von entscheidender Bedeutung und gewährleistet die Einhaltung hoher industrieller Standards, wie z. B. in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie.
Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie messen den Durchmesser eines kleinen Metallstabs mit einem Messschieber. Der wahre Durchmesser des Stabes beträgt 5,00 mm. Aufgrund der begrenzten Genauigkeit des Messschiebers und der Tatsache, wie fest Sie den Stab halten, könnte Ihre Messung jedoch leicht abweichen, was zu einem Messwert von 4,92 mm oder 5,08 mm statt der exakten 5,00 mm führt.
In diesem Fall ergibt sich die Messunsicherheit aus Faktoren wie der Genauigkeit des Messschiebers und der Konsistenz Ihres Griffs. Anstatt also zu sagen, dass der Durchmesser genau 5,00 mm beträgt, würden Sie ihn als (5,00 ± 0,08) mm angeben, was bedeutet, dass der wahre Wert des Durchmessers wahrscheinlich im Bereich von 4,92 mm bis 5,08 mm liegt.
Daher kann dieses Messgerät keinen Durchmesser kontrollieren, dessen zulässige Fertigungstoleranz gleich oder kleiner als eine Messunsicherheit von 5 mm ± 0,08 ist.
Die Norm besagt, dass das Messverfahren eine Unsicherheit aufweisen muss, die mindestens viermal kleiner ist als das Toleranzintervall, und bei einigen Messanwendungen liegt sie sogar näher am Faktor10. Um zum Beispiel einen Durchmesser von 51 mm ± 0,4 mm zu messen, dessen Toleranzintervall insgesamt 0,8 mm beträgt, ist ein Messverfahren mit einer Messunsicherheit von weniger als 0,8/4 = 0,2 mm erforderlich.
In der Metrologie werden Fehler und Unsicherheit oft als dasselbe Konzept missverstanden, aber sie stellen unterschiedliche Aspekte der Messqualität dar. Daher ist es wichtig, den Unterschied zwischen Fehlern und Unsicherheit zu verstehen.
Messfehler geben an, wie stark der gemessene Wert vom wahren Wert eines Objekts abweicht. Es handelt sich um eine bekannte und korrigierbare Abweichung, d. h., wenn sie einmal festgestellt wurde, können Schritte unternommen werden, um sie zu verringern oder zu beseitigen.
Im Gegensatz dazu drückt die Unsicherheit den Grad des Zweifels oder des Vertrauens in Bezug auf die Messergebnisse aus. Sie ist unvermeidlich und berücksichtigt alle möglichen Unbekannten, die die Ergebnisse beeinflussen. Anstatt korrigiert zu werden, wird die Unsicherheit quantifiziert und angegeben, um zu verstehen, wie zuverlässig die Messung ist.
Ingenieure bemühen sich, Fehler durch präzise Werkzeuge und Techniken zu minimieren, während Messtechnik-Experten den Einsatz professioneller Geräte und Software empfehlen, um die Messgenauigkeit zu verbessern.
Abweichungen in der Gerätegeometrie und Kalibrierungsfehler, wie z. B. Sondenlängenfehler, Ausrichtungsprobleme des Laserscanners und Sensorrauschen, können die Zuverlässigkeit der Messung beeinträchtigen. Geräte, die keinen strengen Tests und keiner gründlichen Qualifizierung nach Industriestandards unterzogen wurden, können ungeachtet der Fachkenntnisse des Anwenders eine schlechte Leistung erbringen oder unzureichend funktionieren.
Bedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Vibrationen können sich auf die Messleistung auswirken. So findet beispielsweise die Qualitätskontrolle großer Teile oft direkt in der Produktionsumgebung statt und nicht in einem kontrollierten Messlabor. In solchen Umgebungen können Vibrationen, Temperatur und Schwankungen die Validierungsvorrichtungen destabilisieren und die Messungen beeinträchtigen. Temperaturschwankungen können dazu führen, dass sich Materialien ausdehnen oder zusammenziehen, was zu Messfehlern führt.
Trotz des technologischen Fortschritts sind menschliche Fehler nach wie vor eine wesentliche Ursache für fehlerhafte Messergebnisse, einschließlich unsachgemäßer Handhabung, unsachgemäßer Einrichtung oder falscher Datenanalyse. Dieser Missbrauch ist häufig auf eine unzureichende Anleitung oder falsche Verwendung der Geräte zurückzuführen, was zu einer unvollständigen und verzerrten Datenqualität führt. Unerfahrene Bediener können übersehen, wie wichtig es ist, Messvorbereitungen im Voraus zu treffen, was zu Zeitverlusten, Verschrottung von Teilen oder Verschwendung von Ressourcen führen kann.
Messunsicherheit kann auch durch den in der Messsoftware verwendeten Algorithmus entstehen. Verschiedene Softwarelösungen können dieselben Eingabedaten unterschiedlich verarbeiten, was zu unterschiedlichen Ergebnissen führt. Faktoren wie Datenfilterung, Punktwolkenverarbeitung und Ausrichtungsalgorithmen können zu Inkonsistenzen führen.
Um die Unsicherheit zu minimieren, ist der Einsatz zuverlässiger Software unerlässlich, insbesondere für wichtige messtechnische Anwendungen in Branchen wie der Automobil- und Luftfahrtindustrie.
Die regelmäßige Kalibrierung von Messgeräten ist unerlässlich, um die Unsicherheit zu minimieren. Die Kalibrierung sollte unter Verwendung von rückführbaren Standards erfolgen, um sicherzustellen, dass die Geräteeinstellungen mit dem Referenzmesspunkt gut kalibriert sind und das Gerät den angegebenen Spezifikationen entspricht. Für den Scanner umfasst der richtige Kalibrierungsprozess die Einstellung von Parametern zur genauen Lokalisierung der Laserlinie. Für den Arm können Sie die Arm-Parameter festlegen, um das Ende des Arms zu lokalisieren. Ein gut kalibriertes Gerät erhöht die Messgenauigkeit, die für die Kontrolle der technischen Konstruktionsspezifikationen von entscheidender Bedeutung ist, was zu einer besseren Entscheidungsfindung und einer höheren Gesamtproduktqualität führt.
Durch die Aufrechterhaltung stabiler Temperatur-, Feuchtigkeits- und Vibrationswerte können externe Einflüsse auf die Messungen minimiert werden. Die Verwendung von klimatisierten Räumen und schwingungsdämpfenden Aufbauten trägt zur Schaffung einer stabilen Umgebung bei und verbessert die Zuverlässigkeit der Messungen.
Investitionen in eine umfassende Schulung der Bediener stellen sicher, dass sie die Feinheiten des Messverfahrens verstehen und die Geräte fachkundig bedienen können. Bei geschultem Bedienpersonal ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass bei kritischen Qualitätskontrollaufgaben Fehler gemacht werden. Ein erfahrener Techniker kann auch das 3D-Messprogramm vorbereiten, um den gesamten Inspektionsprozess zu rationalisieren, indem er die Messaktivitäten automatisiert und den Bediener anleitet.
Moderne Messsoftware kann bekannte Fehlerquellen wie Wärmeausdehnung oder Instrumentendrift korrigieren. Diese Tools helfen dabei, Messungen mit CAD-Modellen abzugleichen, Berichtsdaten zu organisieren und Echtzeit-Feedback zu geben.
Internationale Normen wie die ISO-Norm sind vertrauenswürdiger als die Genauigkeitsangaben in den technischen Datenblättern der Hersteller. Diese Normen genießen in der Branche einen tadellosen Ruf und haben sich bei Qualitätskontrollverfahren bewährt, so dass sie der beste Weg sind, um Vertrauen in Ihre Messergebnisse zu gewinnen.
Die nach ISO 10360-08 zertifizierten 3D-Laserscanner und der nach ISO 10360-12 validierte Messarm liefern die erwarteten Spezifikationen für strenge Messergebnisse.
Die Dokumentation aller Aspekte des Messprozesses, einschließlich der Bedingungen, Einstellungen und Bedieneraktionen, hilft bei der Ermittlung und Beseitigung von Unsicherheitsquellen. Die Dokumentation aller Schritte, die an der Herstellung eines Produkts beteiligt sind, vom Entwurf bis zur Fertigung, kann helfen, seine Entwicklung nachzuvollziehen, und die Historie kann zu einigen kritischen Schlussfolgerungen während der Produktionsprozesse beitragen.
Die routinemäßige Wartung von Messgeräten verhindert, dass die Leistung mit der Zeit nachlässt. Darüber hinaus kann die Durchführung von Peer Reviews oder Audits des Messprozesses eine zusätzliche Kontrollebene darstellen, die dazu beiträgt, übersehene Quellen der Unsicherheit zu identifizieren.
Kreon bietet Lösungen wie das Onyx Skyline und Ace Skylinedie Messarme mit 3D-Scannern für berührende (Antastung) und berührungslose Messungen (Laserscanning) kombinieren. Die Kreon-Arme sind mit Temperatursensoren ausgestattet, die sicherstellen, dass die Temperatur ständig überwacht und kompensiert wird, so dass eine mit Temperaturschwankungen verbundene Ausdehnung der Armkomponenten die Messgenauigkeit nicht beeinträchtigt.
Der ISO-konforme Zephyr III ist wie alle Kreon-Scanner ein vielseitiger 3D-Scanner, der auf dem KMG montiert werden kann und eine außergewöhnliche Genauigkeit von 5 µm erreicht. Die hochpräzisen und zuverlässigen Daten, die aus der 3D-Messung gewonnen werden, werden anschließend zur Analyse verwendet, um Fehler zu reduzieren und die Produktionssicherheit zu erhöhen.
Die Unsicherheit bei 3D-Messungen umfasst Abweichungen vom wahren Wert, die auf Gerätebeschränkungen, Umweltbedingungen und Bedienerfehler zurückzuführen sind. Die Behebung dieser Unsicherheiten durch regelmäßige Kalibrierung, Umgebungskontrolle, ISO-zertifizierte Technologien und angemessene Schulung gewährleistet genaue und zuverlässige Ergebnisse. Durch die Einführung bewährter Verfahren können Hersteller die Präzision und Qualität ihrer Messverfahren verbessern.
