znacaj industrijske metrologije u kontroli kvaliteta proizvoda€¦ · lanac sledljivosti i...

This project has been funded with support from the European Commission

Inovacije u inženjerskom projektovanju29. -30. novembar 2010, Univerzitet u Kragujevcu

Vladan Luković

Radionica “Inovacije u inženjerskom projektovanju”

29. – 30. novembar 2010, Kragujevac

Značaj industrijske metrologije u kontroli kvaliteta proizvoda

Vladan Lukovi ć



Vladan Luković

Metrologija je suštinski deo infrastrukture današnjeg sveta. Ona ulazi u naše živote na mnogo načina, neki od njih su direktni, a neki su inditrektni.

Nacionalna i meñunarodna trgovina sve više zahtevaju da se demonstrira usaglašenost sa standardima i specifikacijama, uzajamno priznatim merenjima i testovima.

Ekonomski uspeh većine proizvodnih industrija kritično zavisi od toga koliko je njihov proizvod dobro napravljen, a to je zahtev u kome merenje ima ključnu ulogu.



Vladan Luković

Francuska:1799. Prvi etaloni metra i kilograma su deponovani u Arhivu Republike Francuske

za sve ljude i sva vremena

7. april 1875: Dekret Francuske Narodne skupštine1 m = desetomilioniti deo četvrtine zemljinog meridijana

merenog izmeñu Denkerka i Barselone

Stari Egipat: PRVA LEGALNA METROLOGIJA (i prve kazne)

Kubit: 6 dlanova faraonaRame: 5 dlanovaNbi= 65 cm

Zapremina: 1 jar= 0,47 l 1 hekat = 4,77 l1 sak = 75,2 l

m = 93.3 g



Vladan Luković

MetrologijaMetrologija sese deli na:deli na:•• naunau ččnu nu metrologijumetrologiju koja razvija i održava etalone

osnovnih mernih jedinica najvišeg ranga; •• zakonsku zakonsku metrologijumetrologiju , oblast metrologije koju reguliše

država zakonima i propisima. Ona obezbeñuje: merno jedinstvo u zemlji, razvoj metrologije uskledu sa tehnološkim razvojem zemlje, povećanje kvaliteta roba i usluga, zaštitu potrošača u kupoprodajnim odnosima i kontrolisanu zaštitu čovekove životne i radne sredine;

•• industrijsku industrijsku metrologijumetrologiju kojom se uspostavlja sledljivosti tačnost rezultata merenja uz pomoć mernih instrumenata koji se koriste u industriji, odnosno u proizvodnji i ispitivanju proizvoda.

Podela metrologije



Vladan Luković

Standardizacija

U zadnjoj deceniji tehnički komitet Meñunarodne organizacije za standardizaciju (ISO) je totalno revidirao postojeće standarde koji se tiču tolerancija, sa uvoñenjem nove familije meñunarodnih standarda zvanih Geometrijske specifikacijeproizvoda (Geometrical Product Specifications - GPS).

Ovi standardi, zamišljeni kao zajednički jezik izmeñu projektovanja, proizvodnje i verifikacije tolerancija su prirodan razvoj tradicionalnog tolerisanja, ili Geometrijskog dimenzionisanja i tolerisanja (GD&T)



Vladan Luković

Metrološka infrastrukturaEURAMET (www.euramet.org) je asocijacija nacionalnih instituta za metrologiju. Da bi obezbedila usluge testiranja i kalibracije za industriju, svaka zemlja računa na odreñen broj laboratorija akreditovanih u skladu sa ISO 17025 (ISO, 2005).

Član EURAMET-a iz Srbije je Direkcija za mere i dragocene metale (www.dmdm.rs). (pridruženi do 2004. stalni član od 2005.)

EA je asocijacija akreditovanih laboratorija u Evropi (www.european-accreditation.org).

Izvor: Internet



Vladan Luković

Izvor: DTU

Efikasna primena metrologije zahteva postojanje infrastrukture koja obezbeñuje podršku i usluge na svim nivoima:

Metrološka infrastruktura

Meñunarodni nivo

Regionalni nivo

Nacionalni nivo



Vladan Luković

Metrološka infrastruktura i kvalitet merenja

Izvor: DTU

Lanac sledljivosti i nesigurnost:



Vladan Luković

Metrološka sledljivostMetrološka sledljivost je osobina rezultata merenja (ili vrednosti etalona) pomoću koje rezultat može da se dovede u vezu sa naznačenom referencom kroz dokumentovan neprekidan

lanac etaloniranjakoja sva doprinose mernoj nesigurnosti.

Izvor: Internet



Vladan Luković

Nesigurnost i sledljivostLanac sledljivosti od definicije metra do kalibracije ručnog alata sadrži:

→ Definicija metra iz brzine svetlosti

→ Sledljivost do definicije metra – dužina merne pločice nivoa 00 su merene u odnosu na talasne dužine lasera sa Michelsonoviminterferometrom. Nesigurnost kalibracije je 0.01 µm

→ Mehaničko poreñenje u odnosu na merne pločice višeg nivoa. Na najvišem nivou referentnog standarda je nivo 00. U ovom slučaju nesigurnost kalibracije je 0.1 µm.

→ Merne pločice se koriste kao prenosni standard za kalibraciju ručnog alata, npr. pomičnih merila, mikrometara, komparatera.



Vladan Luković

Lanac sledljivostiod definicije metra do merenja koje se sprovodi na koordinatnoj mernoj mašini

Nesigurnost i sledljivost

Izvor: DTU



Vladan Luković

Merenje nesigurnosti i sledljivosti

Postoji odreñen broj pristupa pri izračunavanje nesigurnosti, sa različitim stepenima strogosti pri implementaciji.

Različiti pristupi kod izračunavanja nesigurnosti:• ISO GUM• ISO PUMA (namenjen industrijskim korisnicima)• ISO 15530-3 (namenjen industrijskim korisnicima)• Drugi ISO 15530 (ISO TS 15530 – u razvoju)• Drugi



Vladan Luković

Merenje nesigurnosti i sledljivosti

Po meñunarodnom sporazumu, pristup opisan u ISO Vodiču za opis nesigurnosti u merenju (GUM - Guide to the expression of Uncertainty in Measurement) je referentni.

Procedura u skladu sa GUM:• rigorozan metrološki pristup• „konvencionalna stvarna nesigurnost“ – „GUM nesigurnost“• može da bude previše kompleksna i vremenski zahtevna• namenjena je kalibracionim laboratorijama



Vladan Luković

Uloga industrijske metrologijeIndustrijska (geometrijska) metrologija pruža alate koji povezuju mnoge različite korake u procesu proizvodnje

Izvor: DTU



Vladan Luković

Geometrijska metrologija je baza za kontrolu procesa projektovanja, proizvodnje i funkcije

Uloga metrologije u proizvodnji

Izvor: DTU



Vladan Luković

Glavne oblasti geometrijske metrologije

Izvor: Internet

• Dimenziona metrologija• Koordinatna metrologija• Metrologija površina (surface)• Testiranje mašina



Vladan Luković

Metrologija → obezbe ñen kvalitet

Potreba za primenom metrologije se analizira kada doñete u situaciju da morate da zadovoljite odreñeni kvalitet.

Iskustvo nas, na žalost, uči da mnoge teškoće i veoma često veliki troškovi se javljaju kada imamo neadekvatan odnos sredstvo za merenje/stvarne potrebe .



Vladan Luković

Pre nego što počnete bilo kakvu konkretnu akciju, osnovno je da se pažljivo analiziraju metrološke potrebe. Postoje dve vrste metroloških potreba:

• Organizacione potrebe za upravljanje metrologijom .

• Materijalne potrebe za realizaciju merenja .




Vladan Luković

Organizacione potrebe:• Da li su te potrebe dovoljno velike da zahtevaju

uvo ñenje pune skale metrologije?

• Da li su nam permanentno potrebne prostorije ili kvalifikovano osoblje?

• Kakve su mogu ćnosti u regionu?

• Da li želimo da upravljamo metrologijom sami, uz pomo ć nekog drugog, ili da to prepustimo podizvo ñaču?


Izvor: Internet



Vladan Luković

Materijalne potrebeU cilju realizacije ispravnog merenja, potrebno je da imate odgovarajuća sredstva, koja se dobijaju analizom ciljeva i instrumenata i njihove veze (u cilju definisanja potreba firme, potrebno je da se daju odgovori na sledeća pitanja):

1. Koje su moje industrijske potrebe? (Šta imam da merim i koju preciznost treba da očekujem?)

2. Kako mogu da zadovoljim moje potrebe?(Koje su moguće metode merenja? Koji metod i princip će da se koristi?)

3. Koji merni instrumenti mogu da se koriste? Koji instrument ću ja da koristim? Da li izabrani instrument obezbeñuje potrebnu preciznost?

4. Kako se koristi izabrani instrument?(Šta sve treba da se podesi i koja procedura treba da se prati? Da li imam tehničke kompetence da ga koristite?)


Izvor: Internet



Vladan Luković

Na kraju svega se javlja ključno pitanje:

“Kako ću ja da garantujem kvalitet mog merenja?”

“Koliko to košta?”


Izvor: Internet



Vladan Luković

S jedne strane, tehnologija merenja se posmatra kao rashod, koji je potrebno svesti na minimum koliko god je to moguće. A sa druge strane, rezultati merenja moraju da istaknu definisanu tačnost, u suprotnom oni su bezvredni u smislu donošenja odluka.Uvek će biti u suprotnosti količina pouzdanih informacija i troškovi za sticanje tih informacija. Mora da se konstatuje koja merna tehnika je najbolja za odreñenu aplikaciju korišćenjem cost-benefit analize.Na osnovu ovoga, postoje mnoga pitanja na koja mora da se odgovori, npr. da li investirati u edukaciju zaposlenih ili u unapreñenje i automatizaciju procesa merenja.




Vladan Luković

Napredak u metrologiji danas smanjuje cenu po jedinici merene informacije i napredak u kontroli kvaliteta i olakšava merenje potrebno da se omogući funkcionalnost delova i procesa. U tom smislu, metrologija donosi i ekonomsku korist.


MI SMO

OVDE

(za Vas)



Vladan Luković

Koordinatna metrologija

Uz širenje i pristupačnost moćnih kompjutera koordinatna koordinatna metrologijametrologija je postala veoma važna za industrijsku industrijsku metrologijumetrologiju . . Koordinatna metrologija je najuniverzalnija merna tehnologija u mašinskoj proizvodnji. Koordinatne merne mašine (CMM) dobijaju tačke sa površine radnog komada brže nego kada se one mere direktno. Onda se iz tog mnoštva tačaka mogu izračunati različiti geometrijski fičeri koji se koriste za procenu usaglašenosti sa specifikacijama.



Vladan Luković

Uloga CMM u industrijskoj metrologiji

CMM su uglavnom opremljene mehaničkim sondama, meñutim zbog ograničenja kontaktnog sondiranja, integracija optičkih senzora u CMM je sve više rasprostranjena. Glavne prednosti optičkih sistema su mogućnost dobijanja velike količine podataka za veoma kratko vreme, merenje bez dodirivanja dela koji se meri, kao i činjenica da su veoma podobne za kontrolu u proizvodnom okruženju. Izvor: DTU



Vladan Luković

Raznolikost senzora primenjenih na multisenzorskim CMM rešava različite merne zadatke kao što su: oblik i pozicjia 3D standardnih geometrijskih fičera veličine manje od 1 mm, tekstura površine i hrapavost u nm ili pod-nm domenu, debljina transparentnih i neprozirnih slojeva…Takoñe, mogu da se mere unutrašnji fičeri, nedostupni konvencionalnim metodama merenja ako su važni za funkciju dela.

Uloga CMM u industrijskoj metrologiji



Vladan Luković

Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC

X – 250 mm

Y – 125 mm

Z – 250 mm

Z

Y

X



Vladan Luković


Maksimalna dozvoljena greška MPE (po standardu ISO 10360):

MPEE = A + L/KE1: (1.4+L/300) µµµµm

E2: (1.8+L/250) µµµµm

E3: (2.5+L/250) µµµµm



Vladan Luković

• Koordinatna merna mašina za 2D i 3D merenja i kontrolu.• Omogućava veoma precizno merenje zahvaljujući stress-free

sistemu za voñenje radnog stola.• Postojanje tri senzora omogućava različite strategije i

nalaženje rešenja za veliki broj merenja bez pomeranja radnog komada.

• Veliko uvećanje Werth zoom optike – 320x (1mm na komaduodgovara veličini monitora, 1mm na monitoru odgovara 3µm na radnom komadu)

• Vrši automatsko optičko prepoznavanje i merenje osnovnih geometrijskih elemenata.

• Oblasti primene: proizvodnja alata i mašina, automobilska industrija, elektronska industrija, proizvodnja plastike, gume, stakla ...




Vladan Luković

Vrste senzora:

• Optika (obrada slike, skeniranje konture, auto-fokus, 3D Patch)

• Laser

• Fiber(kontatni senzor)




Vladan Luković

Vrste senzora i strategije merenja:


Laser Fiber

Procesiranjeslike

3D Patch

Autofokus



Vladan Luković

WERTH optika:

• Prednosti u odnosu na konvencionalne kontaktne merne glave:→ direktno detektovanje ivica→ velika ušteda vremena kod dobijanja mera

(kontaktne merne glave imaju svoj merni ciklus)→ veća tačnost zbog količine informacija koje se trenutno dobijaju

• Napredna rešenja, kao što je obrada slike sa filtriranjem, zajedno sa promenljivim radnim odstojanjem i usmerenim osvetljenjem su idealna da bi se izašlo u susret izazovima kojima ne mogu da odgovore klasične optičke metode

• Sa dovoljno optičkih alata, softverom za obradu slike mogu da se ostvare stabilne merne rutine sa pouzdanim rezultatima




Vladan Luković

WERTH zoom:Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC



Vladan Luković

MultiRing:

Programabilni ugao osvetljenja




Vladan Luković

• Senzor Laser je posebno pogodan za brzo merenje ravni, kao i za linijsko skeniranje površina različitog oblika.

• Zbog vertikalnog smera laserskog zraka moguće je merenje i najmanjih oblika i otvora.

• Jedino ograničenje je da nagib tih površina ne sme da bude veći od 80°.

• Maksimalna dozvoljena greška MPE koja može da se javi kod merenja laserom (po standardu ISO 10360):

→→ od tačke do tačke: 2.5 µm

→ prilikom skeniranja: 3.5 µm

Werth laser senzor (WLP)Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC



Vladan Luković

Werth fiber senzor (WFP)• Najmanji senzor u svetu (minimalni prečnik fibera – 10 µm).

• Senzor sa najvećom tačnošću merenja. Omogućava merenje najsitnijih detalja.


• Koristi se na Werth CMM sa sistemom za obradu slike.

• Maksimalna dozvoljena greška koja može da se javi kod merenja fiberomje 0.5 µm.



Vladan Luković

Primeri primena fibera:

Fiber senzor u modu sopstvenog osvetljenja (sa titanijumom)

- Merenje otvora mlaznice na dubini 0 mm

Fiber senzor u modu sopstvenog osvetljenja (sa titanijumom)

- Merenje otvora mlaznice na dubini 0.6 mm

Fiber senzor bez sopstvenog osvetljenja (sa backlight)

- Merenje zupčanika




Vladan Luković

CTC fiberi (WFP)

WFP-Ball1 prečnik (XY ravan) 72.99 µmWFP-Ball1 prečnik (XY ravan) 90.96 µm titaniumWFP-Ball1 prečnik (XY ravan) 92.09 µmWFP-Ball1 prečnik (XY ravan) 117.39 µm titaniumWFP-Ball1 prečnik (XY ravan) 146.48 µmWFP-Ball1 prečnik (XY ravan) 169.75 µm titanium




Vladan Luković

WinWerth ® software• WinWerth je interaktivni grafički user friendly 3D softver

za merenje, baziran na Windows operativnom sistemu.• Vrši 3D merenje standardnih geometrijskih oblika i

slobodnih oblika• Najpogodniji za korišćenje sa Werth multisenzorskom

tehnologijom• Koristi se na svim Werth koordinatnim mernim

mašinama i Werth profil projektorima• Može da se koristi za ručno merenje kao i u CNC modu

(teach-in)• Fleksibilno dizajniran izveštaj sa merenja,

kompatibilan sa Microsoft-Office-om




Vladan Luković

Izmerene veličine

Automatsko prepoznavanje

oblika

Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNCWinWerth ® software



Vladan Luković

WERTH-ovo procesiranje slikeMogućnost izbora željene konture Filteri za obradu slike Filteri slike

Filteri linije

Šum

Kontrast

Filteri konture

Filteri kružnice




Vladan Luković

WERTH-ovo procesiranje slike - korišćenje filtera

Izmeren krug,nefiltriran

Krug izmeren sa “Outlier Pixel 1

Iner Circle“

Linija, izmerena sa “Outlier Pixel 1 North“

Linija izmerena sa“Outlier Pixel 2 North“




Vladan Luković

WinWerth® Softver – Offline & OnlineWinWerth ® 2D-CAD-Offline/2D-CAD-Online

Softverski moduli za programiranje i upravljanje koordinatnom mernom mašinom sa 2D CAD podacima

• 2D-CAD-Offline®: Generisanje programa na radnoj stanici bez radnog komada za merenje (korišćenjem njegovog CAD modela)

• 2D-CAD-Online®: Upravljanje koordinatnom mernom mašinom selekcijom elemenata koji treba dase izmere na CAD modelu




Vladan Luković

• 3D-CAD-Offline®: Generisanje programa na radnoj stanici bez radnog komada za merenje (korišćenjem njegovog CAD modela)

• 3D-CAD-Online®: Upravljanje koordinatnom mernom mašinom selekcijom elemenata koji treba dase izmere na CAD modelu

Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNCWinWerth® Softver – Offline & OnlineWinWerth ® 3D-CAD-Offline/3D-CAD-Online

Softverski moduli za programiranje i upravljanje koordinatnom mernom mašinom sa 3D CAD podacima



Vladan Luković

Sofver za automatsko poreñenje 2D-CAD podataka sa izmerenim konturama

Sofver za automatsko poreñenje 3D-CAD podataka sa izmerenim konturama

WinWerth® 2D-ToleranceFit

Opcija za 2D-BestFit za uklapanje odstupanja dela u opseg tolerancije (patent)

Simulacija mehaničkih merila - kontrolera

WinWerth ® 2D-BestFitWinWerth ® 3D-BestFit

Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNCWinWerth® Softver – BestFit



Vladan Luković

Model i kontura – posle Tolerance Fit-a:

pre Tolerance Fit-a:




Vladan Luković

Posle uporeñivanja, u prozoru Nom-Act-Comparsion imamo informacije o tome koliko je model rotiran i pomeren po osama tokom uporeñivanja

što nam daje mogućnost korekcije mašine i alata nakon neke od strategija koje smo koristili.




Vladan Luković

Izveštaji sa merenja:Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNC

+===================================================================================+| | Univerzitet u Kragujevcu || | Jovana Cvijica bb | | I Z V E S T A J O M E R E NJ U | 34000 Kragujevac || | Tel.: +381 34 501 201 || | Fax.: +381 34 501 901 |+===================================================================================+| || Korisnik : ____________________ Datum :09.03.2010______ || Deo : ____________________ Vreme :09:56:36________ || Broj dela : ____________________ || Ime programa : ____________________ || Operater : ____________________ || Komentar : ____________________ || |+===================================================================================+ / Date: 9.03.2010 9:56 / Page: 1 ------------------------------------------------------------------------------------- SYM ACT SET UTOL LTOL DEV <>TOL +/- DESIG ------------------------------------------------------------------------------------- X -5.5031 5.4600 0.1000 -0.1000 0.0431 ++ Dist_1 X 14.9640 15.0000 0.1000 -0.1000 -0.0360 -- Dist_2 Y 2.8274 2.9000 0.0500 -0.0500 -0.0726 -0.0226 <<<< Dist_3 Dst 3.5597 3.6000 0.1000 -0.1000 -0.0403 -- Dist_4 Dst 0.7204 0.7300 0.0500 -0.0500 -0.0096 - Dist_5 Dst 7.9470 8.0000 0.1000 -0.1000 -0.0530 --- Dist_6



Vladan Luković

Laseromskenirana

površina

Optikom skenirana površina –3D Patch

Skeniranje laseromu ravni skeniranja

Koordinatna merna mašina VC-IP 250 3D CNCIzveštaji sa merenja:



Vladan Luković

Šta je potrebno za merenje?1. Tehni čki crtež radnog komada sa tolerancijama.• U ovom slučaju izlaz sa merenja je izveštaj sa propratnim

crtežima kontrolisanih dimenzija pojedinih feature-a

2. CAD model u STEP formatu (*.stp):• Korišćenjem CAD-online-a izveštaj bi sadržao osim

kontrolisanih dimenzija pojedinih feature-a i kontrolu tolerancija delova površina (primenom optic PATCH-ai/ili laserskog LINE SCAN and POINT CLOUD)

• Korišćenjem BestFit-a i ToleranceFit-a moguće je izvršiti korekcije kako bi odstupanje bilo svedeno na minimum




Vladan Luković

HVALA NA PAŽNJI

znacaj industrijske metrologije u kontroli kvaliteta proizvoda€¦ · lanac sledljivosti i...

Documents