Precisione per la pratica

Circa 190 esperti si sono riuniti alla NTB per discutere le nuove tendenze oltre ai soliti problemi della tecnologia di misurazione della produzione. La prima delle nove presentazioni specialistiche riguardava la complessa tracciabilità dei risultati delle misurazioni. Rudolf Thalmann dell'Istituto federale di metrologia (METAS) ha fatto una panoramica prima di differenziare le singole variabili che influenzano le misure.

Trasferimento di unità non facile

"Quando si parla di tracciabilità dei risultati di misura, si parla fondamentalmente di procedure adeguate per la taratura", dice Rudolf Thalmann, l'aggiunto del METAS (Dipartimento di Fisica e Chimica) e direttore di divisione (Divisione Lunghezza, Ottica e Tempo). Tuttavia, la tracciabilità di un valore di misurazione sta nel dettaglio. Per le calibrazioni, i tecnici formati devono prestare attenzione a varie coordinate prima di essere accreditati da un istituto ufficiale. Nonostante le geometrie standardizzate, le procedure di misurazione permanenti e i dispositivi sensori altamente sensibili e precisi, ci sono sempre deviazioni nelle misure di lunghezza. Le cosiddette incertezze di misura risuonano con i fattori "pezzo", "ambiente", "persona", "procedura". Gli esperti parlano di tracciabilità quando diversi punti essenziali, certamente le unità SI, servono da riferimento.

L'incertezza di misura (beneficio, sforzo, metodi)

Che si tratti di prototipi o di pezzi in serie, le incertezze di misura sono presenti a molti livelli. Per questo motivo, gli esperti si concentrano sulle singole fasi del processo e annotano i parametri sottostanti in modo da poter definire un'incertezza complessiva. A seconda dell'applicazione, le ricalibrazioni vengono effettuate a intervalli appropriati. Tuttavia, "c'è una notevole differenza tra l'ispezione dei pezzi in un laboratorio sterile e in un capannone industriale", ha sottolineato Heimo Masser nella sua presentazione del lavoro nella tecnologia di misurazione a coordinate multisensore alla Julius Blum GmbH, specializzata in sistemi di cerniere e mobili.

Nella terza presentazione, "Determinazione dell'incertezza di misura nella pratica - benefici, sforzo e metodi", Michael Hernla ha approfondito la difficoltà delle incertezze. "Più applicazioni di misurazione o rimisurazioni comparabili possono essere fatte, meglio è", ha spiegato Michael Hernla, ingegnere e certificatore. Ha presentato i bilanci di incertezza di misura approvati dall'ISO e le strategie più recenti.

Nella sua presentazione, Hernla ha descritto i metodi di prova per le macchine di misura a coordinate più precise nello stesso modo di Thalmann. Tuttavia, ha notato che non tutti i dispositivi di misurazione sono adatti a determinare "un'incertezza di misurazione specifica di qualsiasi caratteristica di ispezione". L'incertezza di misura potrebbe "deviare significativamente dal numero e dalla posizione dei punti di misura sulla superficie del pezzo da ispezionare, che è caratterizzata da deviazioni di forma".

Secondo l'esperto, i nuovi metodi per la corretta determinazione delle misure delle coordinate sono stati implementati solo nel recente passato. Nella cosiddetta "CMM virtuale", si punta a un calcolo del modello con pezzi calibrati e fattori individuali stimati. Questo metodo è oggetto della linea guida VDI/VDE 2617; Scheda 11 Bilanci di incertezza di misura. In conclusione, l'oratore ha detto che una corretta documentazione, per esempio in conformità con ISO/TS 23165, o la cosiddetta "simulazione Monte Carlo", promuovono metodi di misurazione riconosciuti. Hernla ha sottolineato che tali metodi di misurazione sono molto complessi e costosi. Ci sono stati anche alcuni cambiamenti di opinione su questo dopo le presentazioni tecniche vere e proprie, che hanno indicato un gran numero di nuovi standard di laboratorio regolatori così come un aumento dei requisiti di produzione.

È sempre più difficile distinguere le irregolarità dagli errori veri e propri.

In questo contesto, Markus Rauhut del Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics ITWM ha anche incontrato una grande risposta da parte dei partecipanti alla conferenza con il suo argomento "Cost savings through process-integrated precision measurements".

Basso sforzo e precisione?

Markus Rauhut dell'Istituto Fraunhofer ha dimostrato cosa significa mantenere una spesa specifica per il personale e tuttavia la massima precisione per mezzo di un sistema di ispezione superficiale per il controllo di qualità dei componenti del motore. Tuttavia, le misure variano. Per esempio, quando gli specialisti devono risalire alle misure su oggetti complessi come i componenti del motore. Per esempio, devono tenere conto di fattori come la gravità, le fluttuazioni di temperatura o la turbolenza dell'aria. "Le più piccole crepe o punti di impatto possono influenzare l'affidabilità e la durata del componente", tuttavia, gli ispettori sono anche inclini all'errore in processi che si ripetono sempre. "Specialmente in applicazioni critiche per la sicurezza come nel progetto EU Clean Sky", dice Rauhut, capo dipartimento ITWM (elaborazione delle immagini), "le ricalibrazioni manuali potrebbero essere risparmiate. Allo stesso modo, un cliente come il progetto Clean Sky potrebbe definire tolleranze di misurazione più severe.

Recentemente, i metodi di elaborazione delle immagini sono stati utilizzati per misurare i componenti curvi del motore. Diverse telecamere scattano foto della superficie dell'oggetto da diverse angolazioni. Questi sono poi valutati da un software. Rauhut: "L'intero spettro dei possibili compiti di ispezione non può essere coperto con soluzioni standard. La superficie da esaminare potrebbe cambiare a seconda dell'angolo della telecamera e dell'illuminazione". I ricercatori dell'ITWM stanno quindi lavorando con "MASC - Modular Algorithms for Surface InspeCtion" per colmare le lacune tecniche nei metodi di misurazione.

In primo luogo, la superficie del pezzo viene illuminata e scansionata. "Questo è importante per rilevare punti di impatto o crepe che sono visibili solo da un lato della turbina", spiega Rauhut. Nel caso di superfici a forma libera, le regioni coperte da curvature o angoli sono anche rilevate in questo modo. Più la geometria è complessa, più telecamere sono necessarie. La versione base di MASC può quindi combinare più di 300 algoritmi. Per esempio, un algoritmo è programmato per trovare i bordi o certi punti di colore nell'immagine, spiega il ricercatore. Tuttavia, per ridurre lo sforzo di misurazione, si concentrerebbero su aree in cui principalmente le irregolarità possono essere elicitate e analizzate. "Così, i componenti difettosi potrebbero essere eliminati subito", dice il ricercatore di elaborazione delle immagini. Le superfici

Percezione di difetti estetici su superfici riflettenti come sfida.

Tuttavia, analyse aiuta anche l'ispezione delle merci con ispezioni specifiche con fori di proiettile o rotture già segnati dal software.

Parametri chiaramente tracciabili

In definitiva, nessun componente, nemmeno una sfera di pietra preziosa, è veramente omogeneo. Ogni prodotto, secondo gli oratori, ha delle deviazioni. Non sono visibili ad occhio nudo. "Con progetti che vanno dalla risoluzione alla gamma microscopica", ha detto Sebastian Höfer, Fraunhofer- Institut für Optronik (Systemtechnik und Bildauswertung), "diventa sempre più difficile distinguere le irregolarità dai difetti reali." La conseguenza: i componenti perfetti vengono classificati come difettosi. È per questo che gli specialisti di misurazione delle università supportano importanti aziende industriali per evitare pseudodifetti. Höfer, ma anche il suo predecessore Rainer Tutsch, Technical, University of Applied Sciences Braunschweig, specializzato in lenti microscopiche, cerca quindi parametri di prova specifici per prodotti sensibili prima di doverli classificare in classi di qualità. Qui vengono prima introdotte misure di valutazione oggettive, "che si basano su un modello di percezione umana", dice Sebastian Höfer, ricercando presso il Fraunhofer Institute per definire valori di soglia per i difetti che i tecnici industriali non sono ancora stati in grado di registrare. Tuttavia, la percezione dei difetti estetici sulle superfici riflettenti è una sfida.

Nel pomeriggio della conferenza, i relatori si sono dedicati alla deflettometria nell'infrarosso termico. Lo spettro infrarosso permette l'ispezione di superfici a riflessione diffusa come le lamiere grezze. "In pratica, però", hanno detto altri ricercatori, "il numero di misurazioni e il tempo richiesto per le misurazioni devono essere in proporzione ragionevole". Il progetto di ricerca di Alex Schöch, che sta studiando lui stesso "Misure precise su pezzi caldi" al NTB, ha quindi anche ricevuto molto interesse. I processi di formatura difficili, per esempio la triangolazione laser ad alta velocità a temperature massime, potrebbero così essere ottimizzati. Infine, la presentazione di Ernst Ammon, Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, si è occupato di "Risultati di misurazione precisi attraverso specifiche non ambigue".

Ammon ha lavorato per decenni su chiare linee guida di design. Nella sua presentazione, ha trattato in profondità il ritiro della DIN 7167 e la "relazione tra tolleranze dimensionali, di forma e di parallelismo". I disegni tecnici in particolare sono ora definiti da ISO 14405-1. Ernst Ammon e i suoi colleghi hanno dimostrato il più alto livello di competenza per quanto riguarda le tecnologie e gli standard documentabili.

Ulteriori informazioni sul "6° Simposio sulla metrologia della produzione per la pratica" possono essere trovate sul sito web della NTB Interstate University of Applied Sciences Buchs (www.ntb.ch).