MISURE DIMENSIONALI Modello: tubo cilindrico misurato con forcelle del calibro caratterizzate da superfici piane e parallele fra loro.
Diametro del tubo misurato con calibro.
Ripetendo le misure si possono ottenere valori diversi a causa dell’inadeguatezza del modello
D
MISURE DIMENSIONALI:
- Sistemi a contatto.
- Sistemi senza contatto.
Sistemi a contatto:
- micrometri - calibri
- comparatori (alesametri, etc.) - macchine per misura di coordinate CMM - che possono essere:
- analogici o digitali.
- decimali, ventesimali, centesimali, millesimali, ... . - per dimensioni esterne, interne, di profondità o
per misure di diametri.
Sistemi senza contatto:
- sistemi di visione, - sensori ad ultrasuoni, - metodi interferometrici, - sensori a triangolazione,
- sensori capacitivi, - sensori a correnti parassite, - comparatori pneumatici etc.
Tecniche di misurazione a contatto:
Un riscontro fisso che viene posto a contatto con la prima superficie dell’oggetto da misurare.
Un riscontro mobile viene portato a contatto con la seconda superficie.
Condizione di Abbe
E’ verificata se coincidono le direzioni d di movimento e t di contatto.
d t
t=d SI
NO
CALIBRO VENTESIMALE ANALOGICO:
portata 250 mm, risoluzione 1/20 mm.
CALIBRO VENTESIMALE ANALOGICO
corsoio
Lettura: 6.45
parte fissa
nonio
CALIBRO CENTESIMALE A LETTURA DIGITALE:
CALIBRO CENTESIMALE A LETTURA DIGITALE:
campo di misura 500 mm, risoluzione 0,001 mm, ripetibilità 0,001 mm, campo di misura 500 mm, risoluzione 0,001 mm, ripetibilità 0,001 mm, accuratezza
accuratezza ++0,06 mm0,06 mm(a 20 (a 20 °°C, ma non definito del costruttore), campo di C, ma non definito del costruttore), campo di temperature operativo compreso fra 0
temperature operativo compreso fra 0 °°C e 40 C e 40 °°C.C.
MICROMETRO O PALMER CENTESIMALE ANALOGICO
campo di misura: 0 - 25 mm
MICROMETRO O PALMER CENTESIMALE ANALOGICO campo di misura: 75 - 100 mm
MICROMETRO CENTESIMALE ANALOGICO per interni
COMPARATORI CENTESIMALI
DIGITALE ANALOGICO
ESEMPIO:
ESEMPIO:
TARATURA DI UN TARATURA DI UN CALIBRO MILLESIMALE, CALIBRO MILLESIMALE,
PER ESTERNI, PER ESTERNI, DI TIPO CAPACITIVO DI TIPO CAPACITIVO
DIGITALE.
DIGITALE.
M is ure dimensionali 1 0: mic roc al M is ure dimensionali 1 0: mic roc al
Campo di misura 100 mm; risoluzione 0,001 mm.
M is ure dimensionali 1 1: mic roc al M is ure dimensionali 1 1: mic roc al
Errore di linearità dichiarato +3.5 µµµµm; di ripetibilità +1µµµµm.
Campo di temperatura compreso fra +5 °C e +40 °C.
M is ure dimensionali 1 2: mic roc al M is ure dimensionali 1 2: mic roc al
Principio di funzionamento del trasduttore capacitivo ad area variabile.
C = ε ε ε A / dε
La capacità C23 fra le piastre 2 e 3 varia proporzionalmente alla traslazione della piastra 3:
C23= ε ε ε ε A23/ d
Lo spostamento X risulta:
X = k C23 / (C13+ C23)
I condensatori C1
e C2sono composti di 4 condensatori ciascuno, sul corsoio; C3è sull’asta fissa.
I 64 condensatori del corsoio hanno una larghezza di 0,254 mm e vengono tenuti ad una distanza di 0,4 mm dagli 8 condensatori lunghi 1,016 mm dell’asta fissa.
corsoio
La variazione di capacità viene trasformata in variazione di tensione continua Vmattraverso un circuito elettronico composto da due condensatori, un generatore di impulsi e un servoregolatore.
asta fissa
Le tensioni Vmsono poi convertite in uno spostamento P.
L’uscita, spostamento X, è ottenuta dalla somma delle due componenti di spostamento:
X = n X0+ P
Errori di misura:
- effetti di bordo;
-spaziatura dei condensatori lunghi 1,016 mm sull’asta fissa.
La taratura è stata eseguita in ambiente a
temperatura controllata utilizzando blocchetti piano- paralleli caratterizzati da incertezze dell’ordine del decimo di micron.
La temperatura del calibro e quella dei blocchetti coincide con quella dell’ambiente di misura (incertezza di +1°C)
Tipi di errori:
errori di ripetibilità
errori sistematici dello strumento
errori sistematici per variazione di temperatura.
L’errore di ripetibilità è risultato:
+1 µµµm (p=95%) con lo strumento “isolato” µ come dichiarato dal costruttore;
+2 µµµm (p=95%) con lo strumento comandato µ manualmente.
NOTA: per “isolato” si intende comandato da un apposito cavetto flessibile.
Gli errori sistematici dipendono principalmente dalla risposta non lineare dello strumento.
Lo strumento (3), utilizzato per 3 anni, presenta errori > 7 mm.
Gli errori siste- matici dovuti a variazioni di temperatura sono preponde- ranti.
Nel campo fra 5
°C e 40 °C si ha un’incertezza di
+ 20 µµµµm.
Effetto della temperatura:
- allungamento dell’asta
- deviazione dal parallelismo delle facce di misura.
I centri SIT, se non richiesto:
- eseguono la taratura a 20 °C;
- non determinano il coefficiente di dilatazione dei diversi materiali.
Incertezza (95%) dichiarata dal centro SIT LTF.
- misure d’esterni: +(1 + 2r + 10 L) [µµµm] µ ] ] ]
- deviazione dalla planarità = + 0,5 mm
- deviazione del parallelismo = + 1 mm
Nel corso della taratura sono stati valutate le seguenti fonti di incertezza:
- incertezza sulla temperatura dello strumento - incertezza del campione
- incertezza sul coefficiente di dilatazione termica - incertezza di linearità
- incertezza di ripetibilità
- effetto di carico indotto sul cursore - deviazione dalla planarità delle facce
- deviazione dal parallelismo delle facce anche per effetti termici.
Conclusioni sulla taratura del MICROCAL
- costruttore: temperatura di utilizzo 5°C - 40 °C, accuratezza +3,5 µµµm, ripetibilità +1 µµ µµmµ
- certificato del centro SIT: l’incertezza dichiarata a temperatura di 20 °C e non è direttamente utilizzabile dall’utente
- laboratorio controllato t = 20°C: incertezza +4 µµµm µ
- laboratorio con t = 5-40°C : incertezza +10 µµµµm.
CMM - MACCHINE PER MISURA DI COORDINATE (coordinate measuring machines)
Vengono utilizzate con:
- macchine a controllo numerico
- sistemi di produzione flessibili
- tecniche di produzione
“senza asportazione di trucciolo” (piegatura, imbutitura, stampo etc.).
La necessità di eseguire il collaudo dimensionale di manufatti sempre più complessi ha indotto l’uso di macchine per la misura delle coordinate - CMM.
Una testa sensibile tronco conica è connessa con un sistema di movimentazione cartesiana sui cui assi (3) vi sono sensori di spostamento.
ESEMPIO: misura della distanza tra i fori di una piastra mediante CMM.
Registrando le misure di posizione in
corrispondenza degli assi negli istanti in cui la testa viene centrata, si ottiene la misura delle coordinate dei centri dei fori.
Grazie alla geometria della testa sensibile si ha l’auto centraggio rispetto ai fori.
Se la geometria del misurando è più complessa, si utilizzano teste sensibili sferiche, realizzate con rubini.
L’effetto geometrico della testa sferica, nella misura dimensionale, viene compensato a posteriori se è nota l’orientazione della superficie.
Una sfera infatti tocca una superficie alla stessa distanza ed
ortogonalmente ad essa.
r p c testa
superficie
Una tecnica consiste nel registrare la posizione della testa di misura (tramite lettura dei 3 assi di movimentazione) nell’istante di contatto tramite l’interruzione di un circuito elettrico connesso con i tre appoggi sferici della base del sensore.
Una testa di misura più evoluta permette di ridurre l’effetto di carico del sensore sul corpo e la flessione sulla testa di misura tramite il controllo di molle collegate ad un parallelogramma articolato.
L’oggetto è nella stessa posizione.
La lettura L è data dalla somma di LP
(parallelogram- ma) e di LA (asse di movimentazione).
L = LP + LA
L = 100 mm L =100mm
LP= 0 mm
La=100mm La=99,9mm
LP=0,1mm
INCERTEZZA DELLE MACCHINE DI MISURA DI COORDINATE - CMM(VDI/VDE 2617) L’incertezza viene espressa mediante due parametri:
u1: incertezza relativa all’asse di misura;
u3: incertezza relativa allo spazio di misura.
Per esempio un certificato di collaudo della macchina esprime:
u1= (1,5 + L/400) µµµm; (lunghezza L in mm) µ u3= (1,8 + L/300) µµµm; (lunghezza L in mm).µ Questi valori sono definiti in particolari condizioni ambientali (temperatura, vibrazioni, etc.).
I materiali componenti la CMM sono caratterizzati da bassi coefficienti di dilatazione termica (αααα=0,5 10-6 K -1).
