Sdílet článek

Technologie měření – kontrola kvality pomocí měřicích metod

V průmyslové výrobě je technologie měření základní součástí monitorování a kontroly kvality. Průmyslové měřicí techniky umožňují sběr a kvantifikaci přesných dat a informací o velikostech, vlastnostech a charakteristikách objektů. V následujícím článku se zabýváme důležitostí technologie měření pro zajištění kvality a představujeme některé metody z technologie měření.

Důležitost měřicích technik v oblasti zajištění kvality a kontroly kvality

Technologie měření se týká systematického používání měřicích přístrojů, metod měření a procesů měření pro kvantitativní zaznamenávání a analýzu identifikovatelných proměnných.

Mohou to být například fyzické proměnné, vlastnosti objektů a látek, jakož i procesy nebo systémy. Jedním z možných zaměření použití technologie měření je ověření produktových standardů a specifikací. Vady a odchylky tak lze včas odhalit a opravit, a to i před uvedením výrobků na trh.

Následující výhody vyplývají z využití různých měřicích technik:

  • Zajištění kvality produktů: Měřicí techniky se používají ke kvantifikaci vlastností a charakteristik produktů a jejich porovnání se základními požadavky (např. standardy nebo požadavky zákazníků). To znamená, že defekty a odchylky jsou detekovány včas a lze zahájit preventivní opatření. To snižuje náklady na přepracování.
  • Řízení procesů a optimalizace procesů: Měřicí techniky umožňují nepřetržité monitorování výrobních procesů. Odchylky lze zjistit v reálném čase a napravit včasným zásahem.
  • Rozhodování založené na datech: Dodávaná data jsou přesná a spolehlivá. Mohou například sloužit jako základ pro zlepšování procesů a změny návrhu a podporovat rozhodování.
  • Sledovatelnost a dokumentace: Obecně jsou měření dokumentována pro bezproblémovou sledovatelnost. Tento přístup je obzvláště výhodný ve vysoce regulovaných odvětvích.
  • Neustálé zlepšování: Díky analýze dat měření lze neustále vyvíjet a implementovat procesy zlepšování.

DIN 1319 pro měřicí technologie

Základním standardem pro měřicí technologie v Německu je DIN 1319. Definuje následující:

  • Část 1: Základní terminologie (1/1995)
  • Část 2: Terminologie související s měřicím zařízením (10/2005)
  • Část 3: Hodnocení měření jednoho měřítka; nejistota měření (5/1996)
  • Část 4: Hodnocení měření; nejistota měření (2/1999)

Části normy mimo jiné definují pojmy pro měřicí zařízení, hodnocení a nejistotu měření. To zahrnuje následující prostředky:

  • Měřicí zařízení
  • Měřicí vybavení
  • Norma
  • pomůcky
  • Referenční materiály
  • Zařízení pro kalibraci nebo seřízení

Jedním z těchto nástrojů je software. Používá se například k měření pomocí CAD modelů testovacích vzorků. Aby byla zajištěna kvalita, musí být zkušební vybavení v pravidelných intervalech monitorováno.

Měřitelné proměnné

Následující tabulka poskytuje příkladný přehled měřitelných proměnných a vhodných měřicích zařízení:

Velikost Možné měrné jednotky Měřicí zařízení
Tlak Bar, Pa Tlakoměry, jako jsou manometry, barometry atd.
Průtok m3/s, l/min, kg/s Průtokoměry, jako jsou senzory, průtokoměry
Tvrdost Shore A 3 s,
HBW 5/250		 Zařízení pro měření tvrdosti, jako jsou durometry
Rychlost m/s Tachometr
Délka/vzdálenost/hloubka mm, cm, m Snímače vzdálenosti, zařízení pro měření vzdálenosti, ale také měřidla a pravítka
Proud A Elektrická zařízení, jako jsou měřiče proudu
Napětí V Elektrická zařízení, jako jsou voltmetry
Teplota K, ℃, ℉ Teploměry

Průmyslová technologie měření

Pro přesná měření a kontrolu kvality existují různé typy měřicích technik, mechanické i bezkontaktní:

  • Technologie mechanického měření, například měření délky pomocí pravítek, posuvných měřítek nebo mikrometrů, měření úhlů pomocí goniometrů nebo úhlových měřicích zařízení
  • Technologie elektrického měření, například měření napětí voltmetry nebo měření proudu ampéry.
  • Technologie optického měření, například kamery
  • Technologie měření teploty, například teploměry

Některé měřicí techniky a jejich možnosti použití v oboru jsou podrobněji popsány níže.

Mechanické a dotykové měřicí techniky

Mechanické měřicí přístroje se používají v různých aplikacích a průmyslových odvětvích k měření délek, úhlů, tlaku, teploty a dalších fyzických parametrů. MISUMI nabízí širokou škálu mechanických měřicích technik, například:

Dotykové měřicí techniky jsou podoblastí mechanických měřicích technik. K měření délek, šířek a výšek součástí nebo obrobků lze použít dotykové měřicí senzory, jako jsou stylusy nebo dotykové sondy. Ty se často používají při výrobě, aby bylo zajištěno, že díly mají správné rozměry.

Technologie elektrického měření

V technologii elektrického měření se primárně měří elektrické hodnoty, jako je napětí, proud, odpor, výkon a další elektrické parametry. Elektrické měření může například probíhat následovně: Nejprve musí být zvoleno dostatečně dimenzované měřicí zařízení. Měřicí kabely měřicího zařízení jsou poté připojeny k testovanému obvodu nebo testovanému zařízení. Aby nedošlo ke zkratu, nesmí měřicí hroty přijít do kontaktu s jinými částmi obvodu. V digitálních zařízeních může být před měřením nutné indikátor kalibrovat na nulu. Získaný výsledek je poté porovnán s očekávaným napětím a vyhodnocen, aby se zjistilo, zda je v normálním rozsahu.

Technologie optického měření

Techniky optického měření zahrnují například průmyslové kamery, které jsou namířeny na testovaný objekt a jsou připojeny prostřednictvím počítače. Kamera pořizuje snímky ve vysokém rozlišení, na jejichž základě se pak v počítači počítají některé parametry, např. průměr. Rozlišení sahá až do rozsahu mikrometrů. Techniky optického měření jsou velmi flexibilní. Jsou vhodné pro širokou škálu obrobků. Princip pracuje přes stínové okraje objektů: vše, co lze ve stínu zobrazit, lze měřit pomocí technologie optického měření. Technologie optického měření však má svá omezení: Tímto způsobem nelze reprodukovat speciální vlastnosti, jako jsou drážky, otvory nebo zuby ozubeného kola v hřídelích. V těchto případech je vhodné přidat k technikám optického měření techniky dotykového měření. Měřicí sonda může například skenovat a měřit ozubené kolo.

Technologie akustického měření

Techniky akustického měření používají různé parametry, jako je doba pohybu ultrazvukových vln nebo vzory odrazu, k identifikaci vad, nepravidelností nebo změn materiálu. Jsou zcela nedestruktivní. Například ultrazvukové senzory pracují s šířením a odrazem zvukových vln. Senzor je držen na jedné straně obrobku, kontaktní plocha povrchu může být zvětšena pomocí spojovacího činidla, jako je gel, a poté jsou zvukové vlny vedeny do obrobku. Na druhém konci jsou odraženy buď připojenou zarážkou, nebo také bez ní a odeslány zpět do výchozího bodu. Vysílač se pak stane přijímačem. Pokud jsou v obrobku dutiny, mělo by se odrazové echo vrátit mnohem dříve a v hodnocení se zaznamenává jako tzv. chybové echo. Ultrazvukové senzory lze také použít v obtížně přístupných místech, jako jsou otvory.

Technologie 3D měření

V technologii 3D měření se provádí přesná trojrozměrná měření objektů. Umožňuje sbírat data o geometrických rysech a prostorové struktuře trojrozměrných objektů. Technologie 3D měření může zahrnovat různé techniky, jako je laserové skenování, projekce okrajů, stereovize, stroje na měření souřadnic (CMM) a mnoho dalších.

Zařízení pro měření souřadnic funguje například následovně: Vytvoří se CAD model testovaného obrobku a zadá se do speciálního softwaru. Obrobek se poté umístí do zařízení pro měření souřadnic a jeho poloha se přenese do softwaru pomocí předběžných měření. Zařízení pak pomocí modelu CAD sleduje obrysy na skutečném obrobku a předává tyto informace přímo do softwaru. Zde jsou skutečné rozměry přímo porovnány s požadovanými rozměry. Jakékoli zjištěné odchylky, jako je překročení tolerance, jsou v tomto bodě rovněž přímo označeny. Předpokladem pro technologii 3D měření je samozřejmě dobře připravený model CAD.

Digitalizace technologie měření

V posledních letech dosáhla digitalizace technologie měření značného pokroku. Tím se zvýšila efektivita, přesnost a flexibilita a umožnila se integrace do sofistikovaných automatizovaných výrobních prostředí.

Digitalizace má následující výhody:

  • Síťové připojení a integrace: Měřicí technologie jsou stále více integrovány do síťových systémů a prostředí Industrie-4.0. To umožňuje přenos dat měření prostřednictvím Internet of Things (IoT) a bezproblémovou integraci technologie měření do výrobních procesů.
  • Zpracování a analýza dat: digitálním zaznamenáváním dat měření lze snadněji vytvářet vysoce složité výpočty a statistická hodnocení a používat je pro dobře informovaná rozhodnutí.
  • Automatizace: Procesy měření lze automatizovat (např. měřicí zařízení jsou automaticky řízena).
  • 3D zpracování a zpracování snímků: Jsou možné složitější 3D modely a povrchové analýzy.
  • Vzdálené monitorování a dálkové ovládání: Měření lze provádět vzdáleně, což je obzvláště užitečné v nebezpečných prostředích, která jsou obtížně přístupná.