ŠTUDIJSKO GRADIVO

za predmet:

Metrologija

Mihael Junkar, Andrej Lebar

METROLOGIJA (pregled predavanj)

1. Uvodno predavanje

2. Osnovne meritve, SI merski sistem

3. Merilni sistem; motnje; napake, statistika

4. Tolerance izdelkov, GDT

5. Preprosta merilna sredstva, kalibri, 2D, laser

6. Preverjanje oblike in lege, ravnost, okroglost

7. Strategija tehnoloških meritev

8. Merjenje kotov, Trikoordinatni merilnik

9. Negotovost meritev, propagacija napak,

10. Hrapavost

11. Merjenje kotov, senzorji v proizvodnji

12. Strojni vid I

13. Strojni vid II

14. Meritve v mikroizdelavi

15. Preizkušanje strojev, kakovost meritev v podjetju

Laboratorijske vaje

• Merjenje absolutnih dolžinskih mer

• Primerjalna metoda merjenja dolžin

• Merjenje mere čez zobe zobnika z vijačnim merilom s

krožnikastimi nastavki

• Merjenje konusa Morse s sinusnim merilnikom

• Hrapavost tehnoloških površin

• Meritve s kamero

• Kontrola tolerančnega merila za merjenje izvrtin

• Mikrokrmilnik in dimenzijski senzorji

OCENO SESTAVLJA:

1. ocena dveh kolokvijev (kolokvij 45 min)

2. ocena vaj /poročilo in odgovori na vprašanja/

3. zagovor

ŠTUDIJSKA LITERATURA:

• A. Šostar: Tehnološke meritve

• Jože Puhar: Tehnološke meritve

• http://www.fs.uni-lj.si/lat -> Izobraževanje ->

metrologija

Seminarji in

preddiplomski seminarji:

• Spremljanje varjenja z mikrokrmilnikom

• Spremljanje gibanja s kamero

• Razpoznavanje predmetov na sliki

• Zaznava 3D oblike objektov

• Zajem in obdelava senzorskih signalov z

mikrokontrolerjem

• Pulzni WJ s piezo injektorjem

•

VLOGA MEROSLOVJA

“I often say that when you

can measure what you are

speaking about and express it

in numbers, you know

something about it; but when

you cannot measure it, when

you cannot express it in

numbers, your knowledge is of

meager and unsatisfactory

kind” –

Lord Kelvin

predhodne

raziskave

delovna

hipoteza

MERITVE

teorija

vrednotenje

splošno

znanje

+

-

...

OPAZOVANI

SISTEM

MODELSKI

SISTEM

[vir: A. Likar: Osnove fizikalnih merjenj in merilnih sistemov, 2001, DMFA.]

MEROSLOVJE /Metrologija/ je veda o merjenju.

Merjenje je proces empiričnega, objektivnega prirejanja

števil lastnostim nekega objekta ali dogodka realnega

sveta na tak način in s takim namenom, da lahko le-tega

opišemo oziroma ovrednotimo.

Merilna tehnika omogoča prenos znanstvenih spoznanj

meroslovja v tehniko merilnih sredstev in njihovo

uporabo.

Proizvodna merilna tehnika (PMT) je del merilne tehnike,

ki omogoča uporabo merilnih sredstev in postopkov v

okolju proizvodnega procesa. Obsega tehnike dolžinskega

merjenja in merjenje mehanskih lastnosti materialov. PMT

obsega:

• - laboratorijsko precizno merilno tehniko,

• - merilno tehniko v merilnicah,

• - merilno tehniko v proizvodnem procesu.

[vir: Ačko, Tehnološke meritve, http://dkum.uni-mb.si, 2010]

Hierarhična ureditev

meroslovja:

• Mednarodni meroslovni sistem

• Nacionalni meroslovni

sistemi

• Meroslovni sistemi v

podjetjih

Poslanstvo meroslovja:

• zagotavljanje kakovostnih

meritev

• zagotavljanje primerljivosti

merilnih rezultatov

o na ravni podjetja

o na nacionalni ravni

o na mednarodni ravni

[vir: Ačko, Tehnološke meritve, http://dkum.uni-mb.si, 2010]

POMEN MEROSLOVJA

ZA GOSPODARSTVO

merjenja obsegajo 6-10% delež v

bruto domačem proizvodu RS [http://www.mju.gov.si/fileadmin/mju.gov.si/pageuploads/mju_dokumenti/pdf/

Ivan_20Skubic__20Natasa_20Mejak.pdf, 2008]

faksimile prvega meroslovnika iz l. 1777

V svojem patentu o cimentiranju iz leta 1777 je

cesarica natančno odredila, kakšna merila se lahko

uporabljajo ter kako in kje se overjajo. Tako je bil

na ozemlju Slovenije že 100 let pred podpisom Metrske

konvencije urejen meroslovni sistem. Poleg mer in

merskih enot je bilo poskrbljeno tudi za primerno

kontrolo in označevanje plemenitih kovin.

[vir: meritve1-uvod_metrologija2010.pdf, LMK, FE, UL, 2012]

Osnovni pravili merjenja

• merjena veličina mora biti nedvoumno

definirana; pri fizikalnih veličinah to

vedno velja

• referenčna veličina mora biti nedvoumno

definirana; pri fizikalnih veličinah to

dosegamo z uporabo mednarodnih enotnih

sistemov in ustreznih opredmetenih mer

ter merilnih naprav

VLOGA MERITEV

v odnosih med naročnikom in izvajalcem

Vnaprej definirati merilne postopke, dimenzije,

tolerance standarde ...

Osnovni pojmi

Merjena veličina

veličina, katere vrednost ugotavljamo pri merjenju;

opisana je z merilnim rezultatom

Primeri:

dolžina mize, premer gredi, temperatura zraka, masa

človeka, …

Vplivna veličina

je veličina, ki ni merjena veličina, vendar vpliva

na rezultat merjenja

Primer:

temperatura vijačnega merila, ki ga uporabljamo za

merjenje dolžine (»dolžina« je v tem primeru merjena

veličina)

Osnovni pojmi

Merilno načelo

je znanstvena podlaga merjenja

Primeri:

• termoelektrični pojav, uporabljen za merjenje

temperature

• Dopplerjev pojav, uporabljen za merjenje hitrosti

• interferenčni pojav (valovanje), uporabljen za merjenje

dolžine

www.unified-eng.com/news/measurement.html

Merilna metoda Tudi za štetje kot

najpreprostejšo obliko

meritev naša čutila niso

vedno ustrezna.

TREND

Meritve skušamo približati procesu.

ref.

Področje tehnoloških meritev

• dimenzijske meritve

• tolerančne meritve

• meritve integritete površin

• razvoj merilnih metod

• analiza podatkov

• preizkušanje strojev

• sprotne meritve izdelkov

• spremljanje izdelovalnih

procesov

• krmiljenje procesov

ožje

področje

širše

področje

Raziskujemo teksturo površine z vidika

funkcionalnosti

Frezanje

Ra = 8 m

Struženje Ra = 6,3 m

Brušenje

Ra = 2,5 m

EDM

Ra = 2,5 m

LBM

Ra = 6 m

AWJ

Ra = 6 m

0 10 20 30 40 50

5

10

15

20

25

30

35

40

DEPTH: h [mm]

JE

T L

EG

: x [m

m] mean(drag) = 5.0068

std(drag) = 0.207

Bohler

0 10 20 30 40 50

0

5

10

15

20

25

30

35

DEPTH: h [mm]

JE

T L

EG

: x [m

m]

Allfi

mean(drag) = 4.04 std(drag) = 0.46

MERITVE ATRIBUTOV

POVRŠINE

RAZVOJ APLIKACIJ S PODROČJA TEHNOLOŠKIH MERITEV KOT

PODPORA RAZISKAVAM OBDELOVALNIH PROCESOV

Izdelava

mikro-izdelkov

Izdelava mikro-izdelkov

MERITEV

200 400 600 800 1000 1200 1400

200

400

600

800

1000

1200

vzorec3_a_1

d_povp=0.19;

std=0.01

d_povp=0.17;

std=0.01

MERITVE -izdelkov

3D

3D

AWJ Cutting head traverse motion tracking by image processing:

Location of AWJ cuttinghead automaticallydetected

50 100 150 200 250 300

50

100

150

200

295

300

305

310

315

320

325

330

335

340

345

50 100 150 200 250 300

50

100

150

200

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

[oK]

Cross-correlation betweenthe particular sequence ofIR thermography imageand IR subimage of AWJ cutting head.

8 10 12 14 16 18 20 22145

150

155

160

165

170

175

180

185

INDEX OF IMAGE SEQUENCE

PO

SIT

ION

OF

CU

TT

ING

HE

AD

[pix

els

]

10 20 30

20

40

60

80

100

120

AWJ Cutting head traverse motion tracking by image processing:

Location of AWJ cutting head automatically detected

50 100 150 200 250 300

50

100

150

200

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Cross-correlation between the particular sequence of IR thermography image and IR subimage of AWJ cutting head.

8 10 12 14 16 18 20 22145

150

155

160

165

170

175

180

185

INDEX OF IMAGE SEQUENCE

PO

SIT

ION

OF

CU

TT

ING

HE

AD

[pi

xels

]

10 20 30

20

40

60

80

100

120

50 100 150 200 250 300

50

100

150

200

295

300

305

310

315

320

325

330

335

340

345[oK]

10 20 30 40 50 60

5

10

15

20

25

30

* *

* *

10 15 20 25 30 35 40 45 50

5

10

15

20

25

30

Propagation of cutting front Cross-correlation

AWJ Cutting head traverse motion tracking by image processing:

Location of AWJ cuttinghead automaticallydetected

50 100 150 200 250 300

50

100

150

200

295

300

305

310

315

320

325

330

335

340

345

50 100 150 200 250 300

50

100

150

200

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

[oK]

Cross-correlation betweenthe particular sequence ofIR thermography imageand IR subimage of AWJ cutting head.

8 10 12 14 16 18 20 22145

150

155

160

165

170

175

180

185

INDEX OF IMAGE SEQUENCE

PO

SIT

ION

OF

CU

TT

ING

HE

AD

[pix

els

]

10 20 30

20

40

60

80

100

120

AWJ Cutting head traverse motion tracking by image processing:

Location of AWJ cutting head automatically detected

50 100 150 200 250 300

50

100

150

200

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Cross-correlation between the particular sequence of IR thermography image and IR subimage of AWJ cutting head.

8 10 12 14 16 18 20 22145

150

155

160

165

170

175

180

185

INDEX OF IMAGE SEQUENCE

PO

SIT

ION

OF

CU

TT

ING

HE

AD

[pi

xels

]

10 20 30

20

40

60

80

100

120

50 100 150 200 250 300

50

100

150

200

295

300

305

310

315

320

325

330

335

340

345[oK]

10 20 30 40 50 60

5

10

15

20

25

30

* *

* *

10 15 20 25 30 35 40 45 50

5

10

15

20

25

30

Propagation of cutting front Cross-correlation

Vprašanja:

1. Kakšna je definicija merjenja?

2. Kaj je proizvodna merilna tehnika?

3. Kakšna je hierarhična ureditev

meroslovja in zakaj je potrebna?