Bracci di misura
OnyxAceBracci di misura
con scanner 3D
Onyx SkylineAce Skylinecon scanner 3D
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Nella metrologia, ottenere misurazioni 3D precise e accurate è fondamentale per mantenere un'alta qualità nella progettazione e nella produzione. Tuttavia, l'incertezza è intrinseca in qualsiasi processo di misurazione, anche con sistemi avanzati. Una gestione adeguata dell'incertezza è essenziale per garantire che i risultati delle misurazioni siano affidabili e accurati.
L'incertezza di misurazione nella metrologia 3D rappresenta la deviazione della misurazione nominale rispetto all'oggetto misurato. Essa deriva da imperfezioni legate al processo di misurazione, compresi i limiti dell'apparecchiatura, l'esperienza dell'operatore e i fattori ambientali.
In altre parole, è l'errore di ripetibilità, che è la deviazione osservata durante misurazioni successive dello stesso oggetto in condizioni identiche. L'incertezza influisce sull'accuratezza della misurazione in ambiti come la progettazione ingegneristica, lo sviluppo di prodotti e la ricerca scientifica.
Valutare e quantificare queste incertezze è fondamentale. La padronanza e la comprensione delle incertezze di misura è essenziale per il controllo di qualità, che garantisce la conformità a standard industriali elevati, come nel settore automobilistico e aerospaziale.
Ad esempio, immaginiamo di misurare il diametro di una piccola asta metallica usando un calibro. Il diametro reale dell'asta è 5,00 mm. Tuttavia, a causa dei limiti nella precisione del calibro e della forza con cui tenete l'asta, la misurazione potrebbe essere leggermente imprecisa, risultando in una lettura di 4,92 mm o 5,08 mm invece dell'esatto 5,00 mm.
In questo caso, l'incertezza di misurazione deriva da fattori come la precisione del calibro e la consistenza della tua presa. Quindi, piuttosto che dire che il diametro è esattamente 5,00 mm, lo riporteresti come (5,00 ± 0,08) mm, il che significa che il valore reale del diametro è probabilmente nell'intervallo tra 4,92 mm e 5,08 mm.
Pertanto, questo dispositivo di misurazione non può controllare un diametro la cui tolleranza di fabbricazione accettabile è uguale o inferiore a un'incertezza di misurazione di 5 mm ± 0,08.
Lo standard indica che il processo di misurazione deve avere un'incertezza almeno 4 volte inferiore all'intervallo di tolleranza, e alcune applicazioni metrologiche richiedono un'incertezza ancora più vicina al fattore 10. Ad esempio, per misurare un diametro di 51mm ± 0,4 mm, il cui intervallo di tolleranza è 0,8 mm in totale, sarà necessario un processo di misurazione con un'incertezza di misurazione inferiore a 0,8/4 = 0,2 mm.
Nella metrologia, errori e incertezza sono spesso fraintesi come lo stesso concetto, ma rappresentano aspetti diversi della qualità della misurazione. Pertanto, è fondamentale comprendere la differenza tra errori e incertezza.
Gli errori nelle misurazioni indicano quanto il valore misurato si discosta dal valore reale di un oggetto. È una differenza nota e correggibile, ed una volta identificata, si possono intraprendere azioni per ridurla o eliminarla.
Al contrario, l'incertezza esprime il grado di dubbio o fiducia associato ai risultati della misurazione. È inevitabile e tiene conto di tutte le possibili incognite che influenzano i risultati. Invece di essere corretta, l'incertezza viene quantificata e riportata per comprendere quanto è affidabile la misurazione.
Gli ingegneri si sforzano di minimizzare gli errori attraverso strumenti e tecniche precise, mentre gli esperti di metrologia raccomandano l'uso di attrezzature e software professionali per migliorare l'accuratezza della misurazione.
Le deviazioni nella geometria dell'apparecchiatura e gli errori di calibrazione, come errori nella lunghezza della sonda, problemi di allineamento dello scanner laser e rumore del sensore, possono influenzare l'affidabilità della misurazione. Le apparecchiature che non sono state sottoposte a test rigorosi e a qualifiche approfondite secondo gli standard del settore possono avere prestazioni scarse o funzionare in modo inadeguato, indipendentemente dalla competenza dell'utente.
Condizioni come temperatura, umidità e vibrazioni possono influenzare le prestazioni di misurazione. Ad esempio, il controllo qualità di parti grandi spesso avviene direttamente nell'ambiente di produzione piuttosto che in un laboratorio di metrologia controllato. In tali ambienti, vibrazioni, temperatura e fluttuazioni possono destabilizzare gli apparati di validazione e interferire con le misurazioni. Le variazioni di temperatura possono causare l'espansione o contrazione dei materiali, causando errori di misurazione.
Nonostante i progressi tecnologici, gli errori umani rimangono una causa significativa di errori nei risultati delle misurazioni, tra cui la gestione incoerente, configurazione impropria o analisi dei dati errata. Questo uso improprio è spesso dovuto a una scarsa attenzione o a un uso non corretto delle apparecchiature, con conseguente alterazione della qualità dei dati. Operatori inesperti potrebbero trascurare l'importanza di preparare in anticipo le modalità di misurazione, con conseguente perdita di tempo, scarto di parti e spreco di risorse.
L'incertezza di misurazione può anche derivare dall'algoritmo utilizzato nel software di metrologia. Diverse soluzioni software possono elaborare gli stessi dati di input in modo diverso, portando a variazioni nei risultati. Fattori come il filtraggio dei dati, l'elaborazione della nuvola di punti e gli algoritmi di allineamento possono causare un'incertezza di misura.
Per minimizzare l'incertezza, è essenziale utilizzare software affidabile, specialmente per applicazioni metrologiche altamente importanti in settori come quello automobilistico e aerospaziale.
La calibrazione regolare degli strumenti di misurazione è essenziale per minimizzare l'incertezza. La calibrazione dovrebbe essere eseguita utilizzando standard tracciabili per garantire che le impostazioni dell'apparecchiatura siano ben calibrate con il suo punto di riferimento e che il dispositivo sia conforme alle specifiche dichiarate. Per lo scanner, il processo di calibrazione corretto coinvolge l'impostazione dei parametri per localizzare accuratamente la linea laser. Per il braccio, consente di definire i parametri per localizzarne l'estremità. Un dispositivo ben calibrato migliora la precisione di misurazione, che è vitale per controllare le specifiche di progettazione ingegneristica, portando a un migliore processo decisionale e a una qualità superiore del prodotto.
Mantenere stabili i livelli di temperatura, umidità e vibrazioni può minimizzare le influenze esterne sulle misurazioni. L'uso di stanze a clima controllato e configurazioni di smorzamento delle vibrazioni aiuta a creare un ambiente stabile, migliorando l'affidabilità delle misurazioni.
Investire in una formazione completa per gli operatori assicura che essi comprendano le complessità del processo di misurazione e siano abili nell'uso dell'apparecchiatura. Gli operatori qualificati hanno meno probabilità di commettere errori durante attività critiche di controllo qualità. Un tecnico esperto può anche preparare il programma di misurazione 3D in anticipo per semplificare il completo processo di ispezione automatizzando le attività di misurazione e guidando l'operatore.
Software metrologici avanzati possono correggere fonti note di errore, come l'espansione termica o la deviazione dello strumento. Questi strumenti aiutano ad allineare le misurazioni con i modelli CAD, organizzare i dati dei report e fornire feedback in tempo reale.
Affidarsi a standard internazionali come ISO è più affidabile dell'accuratezza dichiarata sulla scheda tecnica di un produttore. Questi standard hanno una reputazione impeccabile nel settore e un comprovato curriculum nei processi di controllo qualità, rendendoli il modo migliore per ottenere fiducia nei risultati delle misurazioni.
Scanner laser 3D certificati ISO 10360-08 e bracci di misurazione convalidati dalla norma ISO 10360-12 forniscono le specifiche previste per risultati di misurazione rigorosi.
Documentare tutti gli aspetti del processo di misurazione, inclusi condizioni, modalità e azioni dell'operatore, aiuta a identificare e risolvere le fonti di incertezza. Documentare tutti i passaggi coinvolti nella creazione di un prodotto, dalla progettazione alla produzione, può aiutare a seguirne la sua evoluzione, e la storia può contribuire ad alcune conclusioni critiche durante i processi di produzione.
La manutenzione di routine dei dispositivi di misurazione previene il degrado delle prestazioni nel tempo. Inoltre, condurre revisioni o audit di pari livello del processo di misurazione può fornire un ulteriore livello di controllo, aiutando a identificare le fonti di incertezza trascurate.
Kreon offre soluzioni come l'Onyx Skyline e l'Ace Skyline che combinano bracci di misurazione con scanner 3D per misurazioni a contatto (tastatura) e senza contatto (scansione laser). I bracci Kreon sono dotati di sensori di temperatura per garantire che la temperatura sia costantemente monitorata e compensata in modo che qualsiasi espansione dei componenti del braccio associata a variazioni di temperatura non influisca sull'accuratezza della misurazione.
Conforme agli standard ISO, come tutti gli scanner Kreon, il Zephyr III è uno scanner 3D versatile che può essere montato sulla CMM per raggiungere un'eccezionale precisione di 5 µm. I dati altamente precisi e affidabili raccolti dalla misurazione 3D vengono poi impiegati per l'analisi per ridurre gli errori e aumentare l'affidabilità della produzione.
L'incertezza nelle misurazioni 3D comporta deviazioni dal valore reale, dovute a limiti delle apparecchiature, condizioni ambientali ed errori dell'operatore. Affrontare queste incertezze attraverso calibrazioni regolari, controllo ambientale, tecnologie certificate ISO e formazione adeguata garantisce risultati accurati e affidabili. Applicando le migliori strategie, i produttori possono migliorare la precisione e la qualità dei loro processi metrologici.
