Mérési technológia - Minőségellenőrzés mérési módszereken keresztül

Az ipari gyártásban a mérési technológia a felügyelet és a minőség-ellenőrzés alapvető eleme. Az ipari mérési technikák lehetővé teszik pontos adatok és információk gyűjtését és számszerűsítését a tárgyak méretével, tulajdonságaival és jellemzőivel kapcsolatban. A következő cikk a minőségbiztosítás fontossági mérési technológiáját tárgyalja, és a mérési technológia néhány módszerét mutatja be.

A mérési technikák fontossága a minőségbiztosítás és a minőség-ellenőrzés terén

A mérési technológia a mérőeszközök, mérési módszerek és mérési folyamatok szisztematikus használatát jelenti az azonosítható változók kvantitatív rögzítéséhez és elemzéséhez.

Ezek lehetnek például fizikai változók, tárgyak és anyagok tulajdonságai, valamint folyamatok vagy rendszerek. A mérési technológia használatának egyik lehetséges célja a termékszabványok és specifikációk ellenőrzése. Így a hibák és eltérések időben észlelhetők és javíthatók, még a termékek forgalomba hozatala előtt is.

A különböző mérési technikák alkalmazása a következő előnyöket eredményezi:

• A termékminőség biztosítása: A mérési technikák a termékek tulajdonságainak és jellemzőinek számszerűsítésére, valamint az alapul szolgáló követelményekkel (pl. szabványok vagy ügyfélkövetelmények) való összehasonlítására szolgálnak. Ez azt jelenti, hogy a hibákat és eltéréseket időben észlelik, és megelőző intézkedések kezdeményezhetők. Ez csökkenti az átdolgozás költségeit.
• Folyamatvezérlés és folyamatoptimalizálás: A mérési technikák lehetővé teszik a termelési folyamatok folyamatos monitorozását. Az eltérések valós időben észlelhetők és korai beavatkozással korrigálhatók.
• Adatalapú döntéshozatal: A megadott adatok pontosak és megbízhatóak. Például a folyamatfejlesztések és a tervezési változások alapjául szolgálhatnak, és támogathatják a döntéshozatalt.
• Nyomon követhetőség és dokumentáció: Általában a méréseket dokumentálják a zökkenőmentes nyomon követhetőség érdekében. Ez a megközelítés különösen előnyös a szigorúan szabályozott iparágakban.
• Folyamatos fejlesztés: A mérési adatok elemzésének köszönhetően folyamatosan fejleszthetők és valósíthatók meg a fejlesztési folyamatok.

DIN 1319 a mérési technológiához

Németországban a mérési technológia alapvető szabványa a DIN 1319. A következőket határozza meg:

• 1. rész: Alapvető terminológia (1995. január)
• 2. rész: Mérőberendezésekkel kapcsolatos terminológia (2005. október)
• 3. rész: Egyetlen mérés méréseinek értékelése; mérési bizonytalanság (1996. május)
• 4. rész: Mérések értékelése; Mérési bizonytalanság (1999. február)

A szabvány részei többek között meghatározzák a mérőberendezések, az értékelési és mérési bizonytalanság feltételeit. Ez a következő eszközöket foglalja magában:

• Mérőeszköz
• Mérőkészülék
• Standard
• segédeszközök
• Referenciaanyagok
• Kalibrációs vagy beállítási eszközök

A szoftver az egyik ilyen eszköz. Például a tesztminták CAD modelljeinek használatával végzett mérésekre szolgál. A minőség biztosítása érdekében a tesztberendezéseket rendszeres időközönként ellenőrizni kell.

Mérhető változók

Az alábbi táblázat a mérhető változók és a megfelelő mérőeszközök példáját mutatja be:

Ipari mérési technológia

A pontos mérésekhez és minőség-ellenőrzésekhez különböző típusú mérési technikák léteznek, mechanikai és érintésmentes:

• Mechanikus mérési technológia, például hossz mérése vonalzókkal, tolómérőkkel vagy mikrométerekkel, szögmérés goniométerekkel vagy szögmérő eszközökkel
• Elektromos mérési technológia, például feszültségmérés voltmérővel vagy árammérés ampermérővel.
• Optikai mérési technológia, például kamerák
• Hőmérsékletmérési technológia, például hőmérők

Néhány mérési technikát és azok alkalmazási lehetőségeit az alábbiakban részletesebben tárgyaljuk.

Mechanikai és tapintó mérési technikák

A mechanikus mérőeszközöket különböző alkalmazásokban és iparágakban használják a hossz, szög, nyomás, hőmérséklet és egyéb fizikai paraméterek mérésére. A MISUMI a mechanikai mérési technikák széles választékát kínálja, például:

• Belső átmérő mérőeszközök
• Mércék
• Idomszerek

A tapintásos mérési technikák a mechanikai mérési technikák egy alterülete. Az alkatrészek vagy munkadarabok hosszának, szélességének és magasságának mérésére használhatóak tapintó mérőszenzorok, például tűk vagy tapintószondák. Ezeket gyakran használják a gyártás során, hogy biztosítsák az alkatrészek megfelelő méreteit.

Elektromos mérési technológia

Az elektromos mérési technológiában elsősorban elektromos értékeket mérünk, mint például feszültség, áramerősség, ellenállás, teljesítmény és egyéb elektromos paraméterek. Az elektromos mérés például a következő módon történhet: Először egy megfelelően méretezett mérőeszközt kell kiválasztani. Ezután a mérőeszköz mérővezetékeit csatlakoztatják a tesztelendő áramkörhöz vagy a tesztelendő eszközhöz. A rövidzárlatok elkerülése érdekében a mérőcsúcsok nem érintkezhetnek az áramkör más részeivel. Digitális eszközöknél előfordulhat, hogy a mérőórát nullára kell kalibrálni a mérés előtt. A kapott eredményt ezután összehasonlítják a várt feszültségekkel, és értékelik, hogy megállapítsák, a normál tartományon belül van-e.

Optikai mérési technológia

Az optikai mérési technikák közé tartoznak például az ipari kamerák, amelyek a teszttárgy felé irányulnak, és számítógépre csatlakoznak. A fényképezőgép nagy felbontású képeket készít annak alapján, hogy a számítógép milyen paramétereket, például átmérőt számít ki. A felbontás egészen a mikrométerek tartományáig terjed. Az optikai mérési technikák nagyon rugalmasak. Számos munkadarabhoz alkalmasak. Az elv a tárgyak árnyékolóélein keresztül működik: az árnyékban ábrázolható minden elem optikai mérési technológiával mérhető. Mindazonáltal az optikai mérési technológia határokkal rendelkezik: A speciális jellemzők, mint például a hornyok, furatok vagy fogaskerék fogak a tengelyen nem reprodukálhatók így. Ezekben az esetekben tanácsos tapintó mérési technikákat alkalmazni az optikai mérési technikákhoz. A mérőszonda például beszkennelhet és mérhet egy fogaskereket.

Akusztikus mérési technológia

Az akusztikai mérési technikák különböző paramétereket használnak, például az ultrahang hullámok vagy a tükröződési minták utazási idejét a hibák, szabálytalanságok vagy anyagváltozások azonosítására. Ezek egyáltalán nem roncsoló jellegűek. Az ultrahang érzékelők például a hanghullámok terjedésével és visszaverődésével működnek együtt. Az érzékelőt a munkadarab egyik oldalán kell tartani, ahol az érintkező felület megnagyobbítható egy kapcsolóanyaggal, például géllel, majd a hanghullámokat a munkadarabba kell vezetni. A másik végén a hanghullámok egy rögzített visszaverő elem által vagy anélkül visszaverődnek, és visszakerülnek a kiindulási pontra. Ezután az adó lesz a vevő. Ha üregek vannak a munkadarabban, azokról sokkal korábban visszaverődik az ultrahang, és úgynevezett hibás visszhangként rögzül a kiértékelésben. Az ultrahangos érzékelőket a nehezen elérhető helyeken, például furatokban is lehet használni.

3D mérési technológia

A 3D mérési technológia a tárgyak pontos háromdimenziós mérését végzi. Lehetővé teszi a geometriai jellemzőkről és a háromdimenziós objektumok térbeli szerkezetéről történő adatgyűjtést. A 3D méréstechnika különböző technikákat foglalhat magában, mint például a lézerszkennelést, a sávvetítést, a sztereovíziót, a koordinátamérő gépeket (CMM) és sok mást.

A koordinátamérő gép például a következőképpen működik: Létrejön a vizsgálandó munkadarab CAD modellje, és bekerül egy speciális szoftverbe. Ezután a munkadarabot a koordinátamérő gépbe helyezik, és annak pozícióját előmérések segítségével továbbítják a szoftverbe. A gép ezután a CAD modell segítségével nyomon követi a kontúrokat a valódi munkadarabon, és ezeket az információkat közvetlenül továbbítja a szoftvernek. Itt a tényleges méreteket közvetlenül összehasonlítják a szükséges méretekkel. A talált eltéréseket, például a tűréshatárokat is közvetlenül megjelölik ezen a ponton. A 3D mérési technológia előfeltétele természetesen egy jól előkészített CAD modell.

A mérési technológia digitalizálása

Az elmúlt években a mérési technológia digitalizálása jelentős előrelépést tett. Ez javította a hatékonyságot, a pontosságot és a rugalmasságot, és lehetővé tette a kifinomult automatizált gyártási környezetbe való integrációt.

A digitalizálás a következő előnyökkel jár:

• Hálózatépítés és integráció: A mérési technológia egyre inkább integrálódik a hálózati rendszerekbe és az Industrie-4.0 környezetekbe. Ez lehetővé teszi a mérési adatok továbbítását az Internet of Things-en (IoT) keresztül, valamint a mérési technológia zökkenőmentes integrációját a termelési folyamatokba.
• Adatkezelés és elemzés: a mérési adatok digitális rögzítésével a rendkívül összetett számítások és statisztikai értékelések könnyebben létrehozhatók és felhasználhatók a jól tájékozott döntésekhez.
• Automatizálás: A mérési folyamatok automatizálhatók (pl. a mérőeszközök automatikusan vezérelhetők).
• 3D és képfeldolgozás: Komplexebb 3D modellek és felületi elemzések is lehetségesek.
• Távfelügyelet és távvezérlés: A mérések távolról is elvégezhetők, ami különösen hasznos veszélyes vagy nehezen hozzáférhető környezetekben.