Współrzędnościowa technika pomiarowa jest w dzisiejszym przemyśle jedną z najbardziej pożądanych technik pomiaru geometrii. Małe maksymalne dopuszczalne błędy maszyn współrzędnościowych oraz niewielki wpływ operatora sprawiają, że chętnie sięgamy po to rozwiązanie. Jest w końcu szybkie, powtarzalne i nikt z wynikami nie dyskutuje. Czy jednak zastanawiamy się jaki wpływ na wyniki ma program, który przygotowuje przecież człowiek? A nawet jeśli dysponujemy już nowoczesnymi automatami do tworzenia programów na podstawie modelu, to czy weryfikujemy poprawność takich programów? I co znaczy poprawnie napisany program pomiarowy? Takie zagadnienia zostały poruszone w trakcie prelekcji „Praktyczna strona pomiarów w kontekście norm GPS”.
Często przygoda ze współrzędnościową techniką pomiarową zaczyna się od trzydniowego szkolenia z obsługi oprogramowania oraz samej maszyny. Po takim szkoleniu jesteśmy w stanie rejestrować punkty i na ich podstawie budować elementy zastępcze, układy współrzędnych oraz dokonywać pomiarów. Początkujący programiści nie zadają sobie jednak pytania, który sposób kalkulacji elementów zastępczych jest właściwy, jedyny właściwy i jak zbierać (mierzyć) te punkty (dane), abyśmy mogli mieć pewność, że dokładność ich rejestracji jest na poziomie kilku mikrometrów. Często pomijanym aspektem szkolenia programisty współrzędnościowej maszyny pomiarowej jest szkolenie z norm GPS (eng. Geometrical Product Specification – Specyfikacja Geometrii Wyrobów) lub ASME (eng. American Society of Mechanical Engineers – Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechaników). A przecież nie wyobrażamy sobie inżyniera konstruktora, który wyłącznie po szkoleniu z oprogramowania CAD zacznie wykonywać modele i dokumentację techniczną. Kierownicy w organizacjach nie zdają sobie często sprawy z konsekwencji takiego stanu rzeczy. Oprogramowanie współrzędnościowej maszyny pomiarowej może nam zwrócić wynik jaki tylko chcemy i dokładnie ten sam element może mieć kilka różnych wyników w zależności od sposobu kalkulacji jaki zostanie przyjęty.
Zdj. z archiwum II Ogólnopolskiej Konferencji Jakościowej – rozmowa Moniki Kunickiej z prof. Andrzejem Jackiem Blikle.
Na prelekcji przedstawiono przykład pomiaru okręgu w kontekście norm GPS. Wiele aplikacji do sterowania maszynami pomiarowymi jako domyślny sposób kalkulacji wymiaru średnicowego przyjmuje metodę najmniejszych kwadratów, znaną również jako metoda Gaussa. Nazwa ta pochodzi od nazwiska niemieckiego naukowca Carla Friedricha Gaussa, który twierdził, że zastosował ją po raz pierwszy w 1794 roku. W uproszczeniu można przyjąć, że jest to określenie wartości średniej z zaobserwowanych punktów. Oznacza to, że kalkulacja gaussa filtruje zarówno dane o najmniejszej oraz największej wartości, co dla analizy średnicy okręgu oznacza odrzucenie części punktów wewnątrz profilu oraz na zewnątrz profilu. Takie postępowanie może prowadzić do braku montowalności połączenia otwór – wałek. Jeśli zatem programista nie utworzy w programie pomiarowym poleceń użycia innej kalkulacji, to prawdopodobnie jako wymiar średnicy otrzymamy wartość średnią. Ponieważ większość aspektów metrologicznych związanych z pomiarem geometrii została już przeanalizowana przez Komitet Techniczny ISO/TC 213, powstał szereg norm GPS, które określają zasady i wymagania dotyczące specyfikacji geometrycznych wyrobów. I tak norma ISO 14405 wskazuje dla standardu europejskiego (GPS) wymiar dwupunktowy jako domyślny sposób pomiaru wymiaru liniowego, którym jest średnica. Wymiar dwupunktowy, czyli odległość między dwoma przeciwległymi punktami, mierzona w linii prostej, która dla średnicy przechodzi przez środek okręgu w kierunku prostopadłym do jego osi. Oznacza to, że wymiar dwupunktowy zawsze (dla wymiarów wewnętrznych, czyli otworów) będzie mniejszy niż wymiar kalkulowany metodą najmniejszych kwadratów, a różnica będzie zależała od błędu kształtu mierzonego elementu. Im błąd kształtu (okrągłości) będzie większy, tym różnica pomiędzy okręgiem „średnim”, a wymiarem dwupunktowym będzie większa. Taka rozbieżność może prowadzić do reklamacji. Wyobraźmy sobie sytuację, w której nasz klient mierzy (zgodnie z normą) wymiarem dwupunktowym, a nasze laboratorium wewnętrze nieświadome swojego błędu podaje średnicę z kalkulacji gaussa.
Sposób pomiaru średnicy otworów lub wałków jest dopiero początkiem skomplikowanej metrologii współrzędnościowej. Kalkulacja elementów wpływa bowiem na budowanie układu współrzędnych oraz pomiary innych elementów. Do tego dochodzi jeszcze liczba mierzonych punktów na podstawie później której, obliczane są elementy. Im więcej punktów, tym większa dokładność i wiarygodność wyników, ale tym samym dłuższy czas pomiaru. Dodatkowo należy dodać składową błędu wynikającą z kompensacji trzpienia pomiarowego, a otrzymamy już znacznie większy błąd niż ten, który podany jest w specyfikacji maszyny.
Wszystkie te zmienne sprawiają, że metrologia współrzędnościowa robi się naprawdę skomplikowana, a na barkach programisty spoczywa duża odpowiedzialność. Maszyna współrzędnościowa, a właściwie oprogramowanie nie może myśleć za programistę. Pracownik musi być świadomy jak należy „dobrze” mierzyć, żeby mieć pewność, że to co pojawia się jako wynik w raporcie pomiarowym to możliwe najlepsze odzwierciedlenie rzeczywistości, a nie zbiór nonsensów. Organizacja przecież inwestuje setki tysięcy w maszyny po to, aby poprawiać procesy pomiarowe, a nie je pogarszać. Jednak bez inwestycji we właściwe szkolenie dla programisty najdroższego systemu w laboratorium to zadanie nie może się udać.
UWAGA! Już w październiku zapraszamy na urodzinowe warsztaty Jakości bez retuszu z Anną Farion.
w tym roku JAKOŚĆ BEZ RETUSZU z Anną Farion zaprasza do Lublina –
📆 12 października 2024
🏕 Focus Hotel Lublin Premium Conference & Spa
tematyka dotyczy najgorętszych kwestii sezonu!
🔝 Zmiany klimatu w systemach zarządzania (Magdalena Gawarecka)
🔝Zarządzanie ryzykiem. Wstęp do normy ISO 31000:2018 (Małgorzata Biarda)
Zapisy: https://jakoscbezretuszu.pl/produkt/zmiana-klimatu-zarzadzanie-ryzykiem/
