Metody badania dokładności

Fot.9. Pomiar odchyłki pozycjonowania interferometrem laserowym na maszynie wysięgnikowej

Do uzyskania dużej powtarzalności pomiarów współrzędnościowych niezbędne jest zadbanie o procedury związane z oceną dokładności zarówno samego pomiaru, jak i dokładności stosowanych maszyn. O ile do sprawdzenia dokładności prostych, jednozadaniowych przyrządów można zastosować nieskomplikowane wzorce i procedury pomiarowe, o tyle sprawdzenie WMP realizującej kompleksowe pomiary nie tylko gabarytów części maszyn i urządzeń, ale i odchyłek kształtu czy położenia nie jest proste.

Procedury wprowadzone przez normę międzynarodową ISO 10360- 2:2001 i będącą jej tłumaczeniem polską normę PN-EN ISO 10360-2:2002 odnoszą się głównie do sprawdzenia błędów pomiaru długości oraz błędu zespołu głowicy pomiarowej. Szersze podejście do zagadnienia sprawdzania WMP proponują zalecenia CMMA czy VDI/VDE. Metody te, nazywane metodami analitycznymi, umożliwiają wykrycie wszystkich geometrycznych błędów składowych CMM, takich jak błędy pozycjonowania, rotacyjne oraz prostoliniowości i prostopadłości prowadnic.

Wykrycie tych błędów wymaga różnorodnych środków pomiarowych, wśród których warto wymienić interferometr laserowy umożliwiający wyznaczenie 21 błędów geometrii maszyny (patrz fot.9). Inną kompleksową metodą oceny dokładności WMP jest metoda opracowana w Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) oparta na tzw. płytowym wzorcu kulowym, który pozwala wykryć wszystkie wymienione rodzaje błędów. Kulowy wzorzec płytowy ma ułożone rzędami i kolumnami kule wzorcowe wykonane z ceramiki lub ze stali o dużej twardości.

Wyznaczenie błędów geometrycznych maszyny pomiarowej za pomocą płytowego wzorca kulowego polega na porównaniu współrzędnych środków kul zmierzonych przez sprawdzaną maszynę w ściśle określonych położeniach wzorca z położeniem rzeczywistych wartości tych współrzędnych określonych w jego ateście. Płytowy wzorzec kulowy, mimo że jest wzorcem dwuwymiarowym, umożliwia poprzez kolejne iteracje objęcie przestrzeni trójwymiarowej CMM. Jest to obecnie jedna z najszybciej rozwijanych technik oceny dokładności WMP.

W wielu ośrodkach naukowych prowadzone są prace nad optymalizacją tej metodyki przez opracowywanie odmian wzorców płytowych oraz procedur atestacji maszyn. Osobne prace dotyczą poznania właściwości metrologicznych głowic pomiarowych.

dr inż. Adam Woźniak
Instytut Metrologii i Systemów Pomiarowych,
Politechnika Warszawska
wozniaka@mchtr.pw.edu.pl