Cel pomiaru - weryfikacja zgodności produktu czy analiza procesu?
W procesach produkcyjnych możemy rozróżnić co najmniej dwa cele pomiarów, są to:
- weryfikacja zgodności/niezgodności produktu ze specyfikacją techniczną,
- analiza procesu produkcyjnego.
Pierwszy cel wydaje się oczywisty. Musimy produkować wyroby, które mieszczą się w specyfikacji technicznej, ponieważ takie są wymagania klienta. I ten cel zazwyczaj przyświeca w momencie produkcji jednostkowej.
Zrozumienie drugiego celu już jest trochę bardziej złożone oraz ma on zastosowanie głównie w produkcjach seryjnych. Procesy produkcyjne charakteryzujące się seryjnością, oprócz tego, że muszą gwarantować zgodność wyrobu ze specyfikacją, powinny być również procesami powtarzalnymi i stabilnymi.
Dlatego też sytuacja, w której jeden produkt z danej partii produkcyjnej mieści się w specyfikacji, ale jest w jej dolnym zakresie, natomiast inny produkt z tej samej partii jest również w specyfikacji, ale w górnym zakresie, nie jest sytuacją korzystną. Taka sytuacja może na przykład nie gwarantować zgodności procesów montażowych w momencie, gdy taki proces jest zautomatyzowany.
Stąd też potrzeba zapewnienia nie tylko zgodności ze specyfikacją, ale również powtarzalności wymiarowej wyrobów. Żeby osiągnąć proces produkcyjny dający takie efekty, należy go na bieżąco obserwować, analizować i stabilizować. Do tego celu potrzebujemy właśnie wyników pomiarów.
Aby spełnić te cele potrzebujemy, by wyniki pomiarów były wiarygodne. Żeby to uzyskać musimy zastanowić się nad tym, co może powodować błędy pomiarów.
Najważniejszymi czynnikami powodującymi błędy pomiarów są:
- człowiek – brak kompetencji, predyspozycji, brak przeszkolenia,
- narzędzie – brak lub niewłaściwy nadzór nad sprzętem kontrolno-pomiarowym, źle dobrany przyrząd do danego zadania pomiarowego,
- metoda – brak lub niewłaściwa metoda pomiarowa,
- środowisko – temperatura, wilgotność, czystość wyrobu, niestabilność wyrobu.
Uświadomienie sobie tych czynników oraz im przeciwdziałanie jest bardzo ważny aspektem, by zagwarantować rzetelne wyniki pomiarów.
Analiza raportów pomiarowych 3D
Naucz się prawidłowo interpretować raporty pomiarowe 3D, oceniać zgodność wyrobu z wymaganiami i wyciągać wnioski z wyników pomiarów.
Rodzaje raportowania wyników pomiarów
W zależności od narzędzia pomiarowego użytego do pomiarów, raportowanie wyników pomiarów, może przyjmować różne formy. Najczęściej spotykane to:
- z urządzeń typu: suwmiarka, mikrometr, czujnik pomiarowy – bezpośredni odczyt z urządzenia, wynik zapisywany w odpowiednim formularzu,
- z urządzeń typu: chropowatościomierz, wysokościomierz elektroniczny – w formie bezpośredniego wydruku z urządzenia,
- z maszyn współrzędnościowych, skanerów optycznych – w formie wydruku z urządzenia, gdzie prezentacja wyników pomiarów może być za pomocą wartości liczbowych, grafiki lub mapy kolorów.
Rodzaje raportowania z pomiarów 3D
Dzięki temu że pomiar 3D (stykowy, optyczny) można wykonać w pełni automatycznie, jest on obecnie najszybciej rozwijającą się dziedziną metrologii. Inną zaletą tych pomiarów jest możliwość weryfikacji cech wyrobu w przestrzeni 3D, dzięki czemu pomiar jest w stanie lepiej oddać funkcjonalność wyrobu.
Na podstawie punktów w przestrzeni X-Y-Z, tworzone są elementy geometryczne, a następnie możemy wprowadzić zależności między nimi. Daje nam to możliwość weryfikacji przede wszystkim tolerancji geometrycznych, których nie jesteśmy w stanie zmierzyć przykładowo suwmiarką czy mikrometrem.
Niebezpieczeństwem w tym pomiarach jest złożoność algorytmów matematycznych, które są stosowane w programach użytych w maszynach współrzędnościowych, a co z tym idzie brak zrozumienia, co tak naprawdę dostajemy na raporcie pomiarowym z takiego pomiaru.
Raport z pomiaru 3D może być przedstawiony m.in. w formie:
- liczbowej prezentacji wyników,
Rys.1
- liczbowej prezentacji wyników z umieszczeniem dodatkowych elementów graficznych,
Rys.2
- mapy kolorów,
Rys.3
Wydawać by się mogło, że interpretacja takiego raportu jest bardzo prosta:
- wynik „zielony” - wymiar zgodny,
- wynik „czerwony” – wymiar niezgodny.
Jeżeli mielibyśmy oceniać wyrób tylko w ten sposób, to w zasadzie nie potrzebowalibyśmy więcej informacji. Natomiast tak jak już zostało powiedziane wcześniej, wynik pomiaru to też dana do analizy procesu pomiarowego, dlatego często musimy trochę bardziej dogłębnie spojrzeć na wyniki pomiarów, szczególnie gdy natrafiamy na wynik poza specyfikacją.
Jak interpretować raporty 3D?
Trudności w interpretacji raportów z pomiarów 3D mogą być związane z dwoma przyczynami:
- mnogością algorytmów matematycznych, które możemy zastosować podczas tworzenia elementów geometrycznych w trakcie pomiarów,
- niezrozumieniem interpretacji tolerancji geometrycznych i właściwego ich odczytu z raportu pomiarowego.
Na raporcie Rys.1, gdzie wyniki pomiarów podane są w formie liczbowej mamy cechę „Średnica204”, gdzie:
- wartość nominalna z rysunku technicznego wynosi: 12mm,
- górna odchyłka: +0,027mm,
- dolna odchyłka: 0mm,
- wartość zmierzona: 12,013mm,
więc średnica jest zgodna ze specyfikacją. Natomiast rodzi się kilka pytań:
- według jakiego algorytmu została wyznaczona ta średnica?
Do wyboru możemy mieć:- algorytm Gaussa,
- Największy wpisany,
- Najmniejszy opisany,
- lub według algorytmu Czebyszewa.
- Kolejne pytanie to: czy ta średnica, to średnica okręgu, czy może walca? Jeśli okręgu to czy jest to okrąg stworzony w jednym przekroju, czy może średnia z kilku okręgów stworzonych w kilku przekrojach?
By móc odpowiedzieć na te pytania, musimy poznać, jaka była strategia pomiaru.
Na obu wydrukach Rys.1 i Rys.2 mamy zaraportowaną tolerancję geometryczną pozycji. Na Rys.1 tolerancja pozycji jest podana razem z koordynatami względem odpowiednich osi, natomiast na Rys.2, tolerancja pozycji jest podana tylko jako wartość pozycji. Jeżeli raportowanie tej pozycji jest tylko dla klienta, to opcja z Rys.2 będzie wystarczająca, natomiast jeżeli taki raport jest dla produkcji, gdzie na podstawie tych informacji chcemy ustawiać/stabilizować proces, to bardziej adekwatne będzie raportowanie tolerancji pozycji w formie z Rys.1.
Rys. 3 przedstawia wynik pomiaru w formie mapy kolorów, która pokazuje, jak rozkładają się błędy na całej powierzchni elementu. Ten sposób może mieć zastosowanie np. przy raportowaniu tolerancji geometrycznej kształtu wyznaczonej powierzchni, gdzie możemy odczytać, jak się kształtują odchyłki w zależności od miejsca na badanej powierzchni.
Te przykłady pokazują, że aby w pełni zinterpretować wyniki pomiarów 3D, musimy rozumieć metodologie i strategię pomiaru, mieć bardzo dużą wiedzę z zakresu tolerancji geometrycznych oraz właściwie diagnozować zapisy rysunkowe oraz wymagania klienta.
Dopiero ta wiedza pozwoli na przenoszenie informacji z pomiarów na procesy produkcyjne, ich stabilizacje i doskonalenie oraz spełnienie oczekiwań klienta co do zgodności i funkcjonalności wyrobu.
