Metrotronik: Mechatronik + Metrologie

Die Messtechnik verlässt das Labor und gelangt in die Fabrik: Qualitätskontrolle und Messungen direkt an der Produktionslinie.

 

Vor allem im verarbeitenden Gewerbe ist eine erhebliche Zunahme der Anforderung von Messungen, die direkt an der Produktionslinie durchgeführt werden. In diesem Artikel werden wir über die Lösung sprechen, die von ECAdie den Namen "Metrotronik": Ausgehend von der Definition und den Bedürfnissen werden wir alle Vorteile seiner Anwendung kennen lernen.

Für viele Industriezweige besteht zunehmend die Notwendigkeit, sicherzustellen, dass alle Produkte den Spezifikationen entsprechen, wodurch die im Labor durchgeführte statistische Stichprobenkontrolle unzureichend wird.

Im Durchschnitt wird verlangt, dass sie in der Lage ist Stücke automatisch messenmit einer stündlichen Häufigkeit von mehr als Tausenden von Stücken; die Messung kann auch mit einer Qualitätskontrolle verbunden sein, entweder "kosmetisch" oder funktionell. Auf der anderen Seite nähert sich die Genauigkeit der in der Linie geforderten Messung immer mehr der Ausstattung des LaborsDies erfordert einen zunehmend rigorosen metrologischen Ansatz.

L’praktische Anwendung der Metrologie hatte schon immer seine natürliche Heimat im Labor, in einer kontrollierten Umgebung. Auch die Instrumente und Technologien zur Durchführung von Messungen haben sich an dieses Umfeld angepasst. Nun bringt die Notwendigkeit, das Laboratorium zu verlassen, eine Reihe nicht gleichgültiger Aktivitäten mit sich, die als eine neue Chance für den gegenwärtigen Metrologiesektor zu bewerten sind.

Definition von "Metrotronik

Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, mit einem Begriff eine Reihe von Handlungen, Gedanken, Regeln und Technologien zu identifizieren, so dass sie einen definierten Umfang und eine definierte Form annehmen können. Ich habe mir die Freiheit genommen, den Neologismus "Metrotronik"alles zu identifizieren, was in den Geltungsbereich derAnpassung der metrologischen Instrumente, damit sie direkt und effektiv in einer industriellen Produktionsumgebung arbeiten können. Metrotronica ist ein Wort, das sich aus metro(logia) und (mecca)tronica zusammensetzt.

Die Metrologie ist die Wissenschaft, deren Gegenstand die Untersuchung von Fragen im Zusammenhang mit der Messung physikalischer Größen (ref. Treccani-Enzyklopädie online) und ist nach der VIM-Definition, Artikel 2.2, die Wissenschaft der Messung und ihrer Anwendungen.

Mechatronik ist ein Wort, das sich aus mecca(nica) und (elet)tronica zusammensetzt und "Mechatronik" bedeutetWissenschaft, die ausIntegration zwischen Mechanik und Elektronik zu entwerfen, zu entwickeln und zu steuern, um Systeme und Prozesse mit einem hohen Maß an Automatisierung und Integration” (ref. Treccani-Enzyklopädie online). Viele Unternehmen, die Messgeräte herstellen, investieren einen großen Teil ihrer F&E-Ressourcen in diesen Bereich.

5 Schlüsselaspekte der automatischen Messung in einer unkontrollierten Umgebung.

1. Metrotronics und das Objekt

In erster Linie die Unmöglichkeit, alles zu kontrollieren, was in einer Laborumgebung kontrolliert wurde und das Messobjekt beeinflussenKonkret wird der Einfluss unkontrollierter Größen je nach Art der durchzuführenden Messung mehr oder weniger kritisch sein. Wenn ich einen metallischen Gegenstand messen muss, werde ich mich mehr auf Aspekte konzentrieren, die mit der Temperatur zusammenhängen, und nicht z.B. auf solche, die sich auf den Prozentsatz der Luftfeuchtigkeit beziehen.

2. Metrotronik und das Instrument

An zweiter Stelle betrachten wir die Unfähigkeit, alles zu kontrollieren, was in einer Laborumgebung kontrolliert wurde und das Messinstrument beeinflussenIn diesem Fall hängt viel von dem Werkzeug ab, das wir verwenden wollen. Häufig sind dynamische Belastungen wie Umgebungsvibrationen und Beleuchtungsschwankungen (bei optischen Messsystemen) zwei zu analysierende Merkmale.

3. Metrotronics und die Umwelt

An dritter Stelle betrachten wir die Schwierigkeit oder Unfähigkeit, das zu messende Objekt optimal und kontrolliert vorzubereiten mit dem Sie es im Labor vorbereiten. Der schnelle und sich wiederholende Aspekt der Messung impliziert ihren Automatismus. In den Laboratorien gibt es spezialisierte Bediener, die das Objekt für die Messung vorbereiten, eine grundlegende und komplexe Operation, die, wenn sie von einem automatischen Mechanismus in ungeeigneter Weise ausgeführt wird, zu falschen Messungen führen kann. Das trivialste der zu behandelnden Probleme ist die fehlende oder unvollständige Reinigung des Stückes.

4. Metrotronik und Geschwindigkeit

An vierter Stelle steht die Messgeschwindigkeit. Die Messung eines Teils in wenigen Sekunden und die Durchführung von Hunderten von Messungen pro Sekunde ist oft die Norm für diese Maschinen. Eine große Anzahl von Messinstrumenten ist nicht in der Lage, die Messung mit ausreichender Geschwindigkeit durchzuführen. Dafür gibt es zwei Gründe technologisches Problem im Zusammenhang mit dem Instrument oder ein Messverfahrensproblem. Zum Beispiel können verschiedene Methoden zur Messung der Härte eines Materials verwendet werden (Brinell, Vickers, Rockwell), basierend auf der Messung des Widerstandes, den ein Körper dem Eindringen in einen anderen Körper entgegensetzt. Ein wichtiger Parameter bei diesen Messungen ist die Zeit, die der Eindringkörper benötigt, um auf das Objekt einzuwirken.

Um eine ISO-konforme Skala zu haben, liegt diese Zeit in der Größenordnung von wenigen Sekunden, zu hoch (sogar um Größenordnungen) für Online-Messungen. Dies ist ein klassisches Beispiel für einen Messstandard, der für eine Labormessung entworfen wurde.

5. Metrotronik, Wiederholbarkeit und Genauigkeit

Als fünften und letzten Aspekt betrachten wir die Notwendigkeit, Wiederholbarkeit und Genauigkeit möglichst in Echtzeit zu messen. In einer industriellen Umgebung ist der Genauigkeitsverlust der Instrumente im Durchschnitt höher als im Labor, daher ist es wichtig, die tatsächliche Wiederholbarkeit und Genauigkeit des Instruments zu kennen. Im Folgenden wird eine Fallgeschichte vorgestellt, die eine mögliche Lösung veranschaulicht.

VEA-Technologien, Anwendung der Metrotronik.

Schon von diesen Schlüsselaspekten der automatischen Messung aus kann man eine der Besonderheiten der MetrotronikEs ist eine Wissenschaft, die die wohlüberlegte Bewertung mehrerer metrologische Aspekte und kombinierte Unsicherheiten, die durch die Messung verschiedener physikalischer Größen entstehen.

Ich berichte von den Erfahrungen eines mikrometrisches Messsystemdie kürzlich von der VEA durchgeführt wurde, die Maßnahmen in der Produktionslinie von zylindrischen Objekten mit einem Durchmesser von etwa 40 mm, wobei alle 3 Sekunden ein Teil gemessen wird und die erforderliche Messgenauigkeit 4 µm beträgt.

Die Stücke kommen aus einer Waschmaschine und werden durch Heißluftstrahlen getrocknet; jeder Kolben kommt mit einer anderen Temperatur heraus, mit Auslenkungen von bis zu 40 °C, was eine thermische Ausdehnung von etwa 38 µm bedeutet.

Thermisches Erscheinungsbild

Sie wurden ad hoc gemacht. thermische Hochgeschwindigkeitssensorenweil die auf dem Markt befindlichen nicht schnell genug waren, und ein Algorithmus von Vierstufige Temperaturkompensation mit Autokalibrierungdie die Umgebungstemperatur, die Temperatur des Werkstücks, der Lehre und des optischen Sensors, der die Messung durchführt, berücksichtigt.

Verlust der Genauigkeit

Um den Genauigkeitsverlust der Instrumente zu erkennen, wurde ein selbstkalibrierendes System eingeführt, das intern Referenzmessgeräte enthält, mit einer automatisches Verfahren zur Prüfung auf Abweichungen. Vibrationen in der Umgebung können manchmal falsche Messungen verursachen.

Die Verwendung einer bestimmten proprietären Technologie, genannt MSA (Micro Stabilized Accuracy), ermöglicht Ihnen die Standardabweichung eines gegebenen Maßes in Echtzeit zu ermitteln. Daraus lässt sich die Wiederholbarkeit des Instruments ableiten und im Falle einer großen Abweichung kann entschieden werden, die Messung zu wiederholen, auch weil Vibrationen oft momentane Phänomene sind. In den im Bau befindlichen Anlagen gibt es eine Tendenz zu die Genauigkeit der Systeme zu verbessern, indem die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen physikalischen Größen erhöht werdenzum Beispiel mit der Einführung von Beschleunigungsmessern oder Vorrichtungen, die es ermöglichen, den Reflexionsindex der zu messenden Objekte zu analysieren.

Metrotronik und Metrologie

Ich schließe diese "Einführung" in die Metrotronik mit einigen Ideen, die eine weitere Untersuchung verdienen würden.

Die von Online-Messsystemen generierte Informationsmenge ermöglicht Ihnen den Produktionsprozess automatisch verbesserndurch einen angemessenen Feedback-Prozess. Darüber hinaus sind diese Technologien vollständig durch die neue Finanzierung im Rahmen des Nationalen Strategischen Plans abgedeckt. INDUSTRIE 4.0was eine gute Gelegenheit für viele Unternehmen sein könnte.

Bei den in den Produktionslinien vorhandenen Messsystemen handelt es sich nach wie vor überwiegend um manuelle Lösungen oder, falls sie automatisiert sind, um Systeme, die die oben genannten Umweltfaktoren und -aspekte nicht berücksichtigen, was ein großes Verbesserungspotenzial aufweist. Um ein berühmtes Sprichwort zu paraphrasieren, könnte ich sagen: "hinter einem großen Messtechniker steht immer ein großer Messtechniker", denn die beiden Figuren sind stark komplementär: Der Metrologe verfügt über das Wissen für Unsicherheiten identifizieren; die Metrotronic hat diejenige, die die Lösungen für identifizierte Unsicherheiten.

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