68.3 Considerații de metrologie pentru măsurarea pieselor

Indiferent dacă dorința este de a digitiza o piesă existentă pentru modelarea CAD 3D sau inspecția unui aditiv fabricat, ambele trebuie să ia în considerare caracteristicile piesei subiect și modul în care acestea vor afecta selecția și utilizarea metrologiei adecvate. Dimensiunea piesei, mobilitatea, culoarea și caracteristicile suprafeței trebuie luate în considerare pentru a se potrivi în mod corespunzător cu metrologia potrivită sarcinii. În plus, acuratețea datelor, rezoluția și tipurile trebuie evaluate pentru a selecta în mod corespunzător metrologia și pentru a evita colectarea de date prea multe sau, mai rău, prea puține date. Din aceste motive, un plan de colectare a datelor este esențial pentru a se pregăti în mod corespunzător pentru un rezultat de succes.

În mod ideal, metrologia selectată ar fi capabilă să permită digitizarea întregii piese într-o singură configurație. Însă, adesea acest lucru nu este cazul din cauza dimensiunii, liniei de vedere sau accesului la zonele în care este deținută piesa pentru colectarea datelor. Din acest motiv, este important să existe o strategie de colectare a datelor pentru toate caracteristicile piesei dorite și modul în care aceste rezultate vor fi combinate secundar. Dacă dimensiunea unei piese depășește nivelul de colectare a datelor pentru o anumită metrologie, atunci o practică numită „Leap Frog” poate fi utilizată pentru a extinde volumul de colectare a datelor. Această practică utilizează puncte comune, sau caracteristici, în cadrul secțiunilor suprapuse, a două anvelope separate de colectare a datelor, pentru a pune laolaltă colecțiile individuale de date. Dezvoltarea unui plan de măsurare și preselectarea sau chiar adăugarea acestor caracteristici, va îmbunătăți calitatea și succesul acestui proces. Combinarea metrologiilor poate îmbunătăți acuratețea pieselor foarte mari. Sistemele de urmărire cu laser (Laser trackers) și fotogrametria pot fi folosite pentru a evalua cu acuratețe caracteristicile sau țintele pe o piesă mare. Apoi, metrologiile locale de scanare sau de sondare pot folosi aceste caracteristici sau ținte evaluate cu acuratețe pentru a crea un sistem de referință local pentru măsurătorile individuale, care este combinat cu acuratețe cu planul global de colectare a datelor.

Caracteristica suprafeței unei piese poate afecta rezultatele colectării datelor în funcție de metrologia utilizată. Sondele trebuie selectate pe baza rezoluției caracteristicii dorite. De exemplu, piesele fabricate aditiv au linii de straturi care sunt un produs secundar al procesului de fabricație. Figura 1 arată modul în care două stiluri de sondă ar putea duce la măsurători diferite pe o piesă fabricată aditiv. În cele mai multe cazuri, coroana piesei fabricate aditiv este caracteristica cea mai exactă a piesei. Din acest motiv, este de dorit să se utilizeze sonde cu rază mai mare pentru a acoperi coroanele straturilor de piese fabricate aditiv. Această practică are ca rezultat cea mai exactă reprezentare a pieselor construite.

Fig. 1 Impactul stilului sondei asupra măsurătorilor piesei fabricate aditiv

Când sunt utilizate metrologii pe bază de lumină/laser, trebuie avut grijă să vă asigurați că culoarea, transluciditatea și reflectivitatea piesei nu afectează negativ colectarea și acuratețea datelor. S-au făcut progrese semnificative pentru a reduce sensibilitatea metrologiilor bazate pe lumină, dar trebuie avut grijă să se asigure că aceste probleme nu se manifestă în datele rezultate. O piesă cu mai multe culori care poate duce la pași artificiali sunt datele. Acest lucru este cauzat de modificarea absorbției luminii care are ca rezultat o modificare a intensității reflectate la senzor. Ca rezultat, senzorul percepe o diferență relativă, iar rezultatele vor reflecta un pas sau o scădere a datelor în funcție de caracteristicile sistemului și ale piesei. În mod similar, transluciditatea piesei permite luminii să treacă prin suprafața superioară a materialului și nu returnează o reflexie puternică. În cazul pieselor compozite epoxidice limpezi, este obișnuit ca sistemele bazate pe lumină să treacă prin epoxid și să imagineze matricea țesăturii din interiorul laminatului. O verificare rapidă a translucidității este de a lumina cu un indicator cu laser pe piesă. Dacă pata de pe suprafața piesei este similară cu cea atunci când este luminată o bucată de hârtie simplă, atunci transluciditatea este scăzută și se poate aștepta un rezultat bun. Dacă spotul laser este foarte mare și are un halou, transluciditatea poate fi un factor în timpul colectării datelor. Suprafețele foarte reflectorizante sunt, de asemenea, problematice. Utilizarea unei pudre pulverizate de talc, referită la un dezvoltator din industria de inspecție a coloranților penetranți, este adesea folosită pentru a acoperi ușor suprafața piesei și produce un finisaj mat, mai consistent, pentru colectarea datelor. Odată ce colectarea datelor este completă, talcul poate fi suflat sau spălat. Alternativ, șlefuirea, grunduirea sau vopsirea pot îmbunătăți suprafața pieselor problematice dacă este necesar și pot fi adaptate utilizării în aval a piesei.

De asemenea, trebuie luate în considerare rezoluția și acuratețea dorite pentru a alege metrologia adecvată. În ceea ce privește ingineria inversă, rezoluția poate fi considerată ca densitatea punctelor care sunt utilizate pentru a descrie o piesă sau un model. În Fig. 2, un cerc este prezentat în trei rezoluții diferite. Pe măsură ce se adaugă mai multe puncte, cercul devine mai clar definit. În Fig. 3, același cerc este reprezentat prin puncte cu diferite niveluri de acuratețe. Pe măsură ce punctele devin mai exacte, grupul de puncte arată mai mult ca un cerc. Evident, datele de înaltă rezoluție și de înaltă acuratețe sunt cele mai de dorit, dar asta are un cost. Ca regulă generală, creșterea rezoluției crește costul metrologiei, timpul de procesare și nevoia de software specializat pentru a gestiona volumele mari de date. Cu cerințele crescânde de exactitate, creșterea costurilor de metrologie și sensibilitățile la configurarea și execuția colectării datelor devin mai critice. Prin urmare, este important să se evalueze cu prudență nevoile de rezoluție și acuratețe.

Fig. 2 Diverse rezoluții ale unui cerc


Fig. 3 Impactul acurateței punctului