Porównanie testów dokładności współrzędnościowych ramion pomiarowych

588 _ MECHANK NR89/2010 Porównanie testów dokładności współrzędnościowych ramion pomiarowych EUGENUSZ RATAJCZYK ANNA KOPERSKA * Wyniki badań porównawczych metod sprawdzania dokładnoś~i współrzędnościowych ramion pomiarowych na podstawie przeprowadzonych pomiarów wg amerykańskiej normy ASME 889.4.222004 oraz europejskiej normy PNEN SO 103602:2003 dotyczących współrzędnościowych maszyn pomiarowych. Przedstawiono wyniki przepro~adzonych badań eksperymentalnych oraz ich porównanie pod kątem różnic obu rodzajów testów i ich przydatności. Współrzędnościowa technika pomiarowa realizowana ~~ pomo~ współ~ędnościowych maszyn pomiarowych ch OPCJ(roboty centra pomiarowe) stanowi obecnie najbardziej zaawansowany dział metrologii wielkości geometrycznych. Umożliwia ona wykonywanie pomiarów złożonych elementów na potrzeby przemysłu maszynoweg?, a zwłaszcza motoryzacyjnego i lotniczego [1,2]. Dzięki k~mputeryzacji przetwarzania wyników pomiaru i sterowania pozwala ona na wykonywanie pomiarów przedr:niotów w ryt~ie ich wytwarzania, co umożliwia bezpośrednie oddzlaływ~nie na jakość procesu wytwarzania tym samym na Jakość wyrobów. Współrzędnościowe maszyny pomiarowe (CMM's) są w założeniu urządzeniami labor?toryj~ymi,,ale pojawiają się takie ich konstrukcyjne rozwrązarua, ktore mogą być stosowane w otoczeniu produkcji [3]. stnieją również prostsze rozwiązania konstrukcyjne urządzeń pracujących w tej technice współrzędnościowe ramiona pomiarowe (portable CMM's) [4]. Współrzędnościowe ramiona pomiarowe (WRP), chociaż odznaczają się mniejszą dokładnością w stosunku do maszyn pomiarowych, mają tę przewagę, że mogą być stosowane bezpośrednio w produkcji i w terenie oraz można nimi wykonywać pomiary wewnątrz obiektów wielkogabarytowych. Dokładność współrzędnościowych ramion pomiarowych wyznaczana jest wg trzech testów zawartych w wyty?znych normy amerykańskiej ASME [5], a maszyn pomiarowych w wytycznych normy SO [6]. Między nimi występ~ją i~totne ~óżnice zarówno co do założeń, proce.dur, Jak przebiegu przeprowadzania testu, ale jest tez, zwłaszcza w odniesieniu do dwóch testów, pewne podobieństwo. Autorzy podjęli się przeprowadzenia badań eksperymentalnych mających na celu ustalenie różnic, jak~e mogą wystąpić przy stosowaniu testów wg ASME wg PNEN SO. Badania przeprowadzono na rami~niu pomiar~wy.m NFNTE firmy CimCore. Na przykładzie tego ramienia scharakteryzowano budowę, działanie i główne jego cechy. Główne cechy ramienia pomiarowego "Ysp~rzędnościowe ramiona pomiarowe (WRP) zaliczają Się do. grupy hybrydowych współrzędnościowych ~?szyn pomiarowych. Mają one zupełnie inną budowę mz klasyczne wspołrzędnościowe maszyny pomiarowe.. Prof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk nstytut Metrologii i nżynierii B~medyczneJ, Wydział Mechatroniki Politechniki Warszawskiej mgr mz, Anna Koperska OBERON 3D, Warszawa Przykładową konstrukcję współrzędnościowego ramienia pomiarowego firmy CimCore [1, 10] przedstawiono na rys. 1. Tuby ramienia 3 wykonane są z włókna grafitowowęglowego. W przeguby ramienia 4 wbudowane zostały enkodery firmy Heidenhain, mające system łożyskowania.widetrack". Enkodery spełniają rolę układów pomiarowych do odczytywania wartości kąta, o jaki obrócone zostały moduły ramienia. Rys. 1. Ramię pomiarowe NFNTE produkcji firmy CimCore Ramię NFNTE charakteryzuje się możliwością nieograniczonego obrotu osi, co pozwala na dokonywanie pomiarów trudnodostępnych elementów. Zastosowanie przeciwwagi ZEROG 5, której budowa oparta jest na dwóch siłownikach, kompensuje masę ramienia i podtrzymuje jego konstrukcję. Ramiona pomiarowe NFNTE działają z wieloma rodzajami końcówek pomiarowych 1, które można szybko wymienić (są rozpoznawane automatycznie) bez potrzeby ich każdorazowego kalibrowania. W korpus głowicy pomiarowej 2 została wbudowana k~m~ra video. Pozwala ona na przeprowadzanie inspekcjmierzonego elementu i umieszczanie obrazu w raporcie pomiarowym. Dzięki temu aktualnie mierzone punkty mogą być nanoszone nie tylko na plik CAD, ale również na rzeczywisty obraz detalu. Współrzędnościowe ramiona pomiarowe przeznaczone są przede wszystkim do pomiarów wykonywanych bezpośrednio w produkcji. Dlatego mają one charakter mobilny, są łatwe do przenoszenia i ustawiania dzięki stopce 6. Mobilność ramienia NFNTE jest zwiększona dzięki zastosowaniu bezprzewodowej komunikacji między ramieniem pomiarowym i komputerem (połączenie w standardzie WiFi 8.02.11 b) oraz możliwości pracy ramienia bez zasilania kablowego, poprzez zastosowanie zintegrowanego akumulatora Lilon. Po włączeniu ramienia, obsługujący maszynę musi przejść przez punkty referencyjne wszystkich osi. Należy w tym celu obrócić każdą z tub ramienia pomiarowego o odpowiedni kąt. Jest to czynność analogiczna do najazdu na ~u~kt r~ferencyjny w przypadku klasycznej współrzędnościowe] maszyny pomiarowej. Pomiar polega na doprowadzeniu przez operatora do styku końcówki pomiarowej z mierzonym detalem. Decy

590 MECHANK zję O tym, czy styk nastąpił, czy nie, podejmuje obsługujący przez zatwierdzenie współrzędnych mierzonego punktu przyciskiem znajdującym się w korpusie głowicy 2. Pomiar jest więc standardowo przeprowadzany za pomocą głowicy sztywnej. Możliwe jest zastosowanie głowicy z przetwornikiem, dającym sygnał o zaistniałym styku, np. głowic TP200, TP20, TP2 produkcji firmy Renishaw. Możliwe jest także stosowanie bezstykowych głowic laserowych do pomiarów skaningowych [1,4]. W momencie zatwierdzenia przez operatora punktu styku końcówki i mierzonego detalu następuje odczytanie współrzędnych kątowych z tarczowych układów pomiarowych (enkoderów), odmierzających wartości kąta o jakie obrócone były poszczególne człony ramienia. Układy te znajdują się w sześciu przegubach ramienia. Poprzez procedury obliczeniowe odpowiednio oprogramowane współrzędne punktu są transformowane do układu kartezjańskiego (x, y, z). Dokładności ramienia pomiarowego NFNTE dla konfiguracji sześcioosiowej wynoszą, wg testu przestrzennego (test typu C), od ± 15 urn dla zakresu pomiarowego 1,2 m do ±68!lm dla zakresu pomiarowego ramienia wynoszącego 3,6 m. Szczegółowo przedstawione jest to wtabl.. TABLCA Co re Zakres. Dokładności pomiarowy, Przestrzeń m pomiarowa, m3 ramienia pomiarowego NFNTE firmy Cim 1,2 1,8 2,4 2,8 3,0 0,9 3 7 12 14 3,6 24 ±O,043 Dokładność wg testu A, mm ±O,OO4 ±O,OO8 ±O,O13 ±O,O17 ±O,031 Dokładność wg testu B, mm ±O,O10 ±O,O16 ±O,O20 ±O,O29 ±O,O34 ±O,O50 Dokładność wg testu C, mm ±O,O15 ±O,O23 ±O,O29 ±O,041 ±O,O50 ±O,O68 5,4 7 8,25 8,5 5,8 8 Masa ramienia, kg Testy dokładności wg A5ME i wg SO Dokładność współrzędnościowych ramion pomiarowych sprawdza się poprzez wykonanie czynności określonych w normie ASME 889.4,222004 [5]. Amerykańska norma ASME stworzona została w celu sprecyzowania sposobu oceny dokładności ramion pomiarowych. Nie istnieje jednak europejska norma, która określałaby sposoby sprawdzania dokładności ramion. Ze względu na klasyfikację ramion pomiarowych do grupy hybrydowych współrzędnościowych maszyn pomiarowych należałoby zadać pytanie, czy dokładność ramion pomiarowych można sprawdzać postępując zgodnie z procedurami opisanymi w europejskiej normie PNEN SO 103602:2003 [6], definiującej parametry opisujące klasyczne współrzędnościowe maszyny pomiarowe. Amerykańska norma ASME 889.4.222004 zaleca przeprowadzenie trzech następujących rodzajów testów dokładności [4, 5, 7 + 9] umownie oznaczonych przez A, 8 i C: test na kuli test A (Effective Oiameter Test); test pojedynczego punktu test 8 (Single Point Articulation Performance Test); test przestrzenny test C (Volumetric Performance Test). Europejska norma PNEN SO 103602:2003 zaleca natomiast przeprowadzenie dwóch rodzajów testów dokładności: test na wyznaczanie błędu głowicy pomiarowej test P; test na wyznaczanie błędu wskazania dla pomiarów wymiarów test E. Odpowiednikiem testu A (testu na kuli) jest test P (test na wyznaczanie błędu głowicy pomiarowej). Testy te różnią się między sobą zalecaną liczbą punktów pomiaro NR 89/2010 wych zbieranych na powierzchni kuli wzorcowej (9 punktów w przypadku normy ASME; 25 punktów w przypadku normy SO) oraz sposobem obliczania błędu, na podstawie którego opisuje się dokładność ramienia pomiarowego. 8łąd ten jest określony w normie ASME jako różnica pomiędzy średnicą kuli, obliczoną na podstawie zmierzonych punktów, a nominalną średnicą kuli wzorcowej. W normie SO błąd ten jest definiowany jako zakres zmienności 25 długości promieni kuli, obliczonych metodą Gaussa. Test 8 (test pojedynczego punktu) nie ma swojego odpowiednika w europejskiej normie SO. Powinien on być przeprowadzany w celu sprawdzenia, czy dane ramię pomiarowe jest w stanie uzyskiwać zbliżone współrzędne punktów pomiarowych przy pomiarze teoretycznie tego samego punktu w przestrzeni pomiarowej ramienia, przy różnych kątowych ułożeniach poszczególnych przegubów ramienia. Odpowiednikiem testu C (przestrzennego testu długości) jest test E (test wyznaczania błędu wskazania dla pomiarów wymiarów). Oba testy mają za zadanie wskazać, jaką dokładność liniową ma maszyna pomiarowa w swojej przestrzeni pomiarowej. Różnica pomiędzy tymi testami polega na rodzaju zalecanego wzorca. Norma ASME mówi o liniale wzorcowym z trzema otworami stożkowymi, które wyznaczają dwie certyfikowane długości (mniejszą, stanowiącą 50+ 75% długości ramienia; dłuższą, stanowiącą 120 + 150% długości ramienia), natomiast norma SO zaleca stopniowe wzorce długości lub zestaw płytek wzorcowych, Wzorzec wymiaru w przypadku normy SO odtwarzać powinien pięć długości. Druga różnica polega na sposobie ułożenia wzorców w przestrzeni pomiarowej maszyny oraz liczbie wyznaczonych długości wzorców. Norma ASME opisuje dokładnie 20 położeń liniału wzorcowego w przestrzeni pomiarowej ramienia (cztery pozycje pionowe, sześć poziomych i dziesięć pod kątem 45 ), co daje dwadzieścia zmierzonych długości. Norma SO podaje natomiast, że każdą z pięciu długości wzorca należy zmierzyć trzykrotnie w siedmiu położeniach w przestrzeni pomiarowej maszyny, co daje 105 zmierzonych długości w przestrzeni pomiarowej maszyny. Przebieg i wyniki badań eksperymentalnych Na podstawie zaleceń zawartych w normach ASME oraz SO przeprowadzone zostały badania mające na celu porównanie wyników uzyskanych poprzez pomiary wykonane raz wg wytycznych normy ASME, a drugi raz wg wytycznych normy SO, Wszystkie pomiary i obliczenia wykonane zostały w celu porównania wyników poszczególnych testów dokładności wg normy ASME 889.4.222004 i normy PNEN SO 103602:2003 oraz próby odpowiedzenia na pytanie, czy można sprawdzić dokładność ramienia pomiarowego stosując się do wytycznych europejskiej normy SO. Równolegle z badaniami na współrzędnościowym ramieniu pomiarowym wykonywane były te same pomiary na współrzędnościowej maszynie pomiarowej ACCURA firmy Zeiss. Test na kuli (test A, test P). Do stołu pomiarowego współrzędności owej maszyny pomiarowej ACCURA firmy Zeiss przymocowane zostało współrzędnościowe ramię pomiarowe NFNTE 1.0 firmy CimCore o zakresie pomiarowym 1,8 m. Następnie do stołu pomiarowego przymocowano kulę wzorcową, mniej więcej w połowie zasięgu ramienia. Po dokładnym oczyszczeniu kuli wzorcowej i końcówki pomiarowej przystąpiono do pomiarów

MECHANK NR 89/2010 591 wg schematów przedstawionych na rys. 2. Wykonano pomiary raz wg zaleceń normy ASME (rys. 2a), drugi raz wg wytycznych normy SO (rys. 2b). Rys. 2. Rozmieszczenie wg ASME, b) w teście punktów na kuli wzorcowej: aj w teście SinuTrain Symulator sterowania CNC SNUMERK na PC A P wg SO Rys. 2 przedstawia rozłożenie punktów pomiarowych na powierzchni kuli wzorcowej zgodnie z normą amerykańską i zgodnie z normą europejską. Pomiary kuli wzorcowej w każdym z przypadków wykonano trzykrotnie. Dla każdego z trzech pomiarów kuli wzorcowej obliczono: / w przypadku normy ASME średnicę kuli wzorcowej (na podstawie zebranych dziewięciu punktów pomiarowych). Następnie wyznaczono różnicę między średnicą obliczoną na podstawie wykonanych pomiarów i średnicą nominalną (o wymiarze podanym w ateście), ustalając błąd układu głowicy (traktowany skrótowo jako odchyłka). Wybrano odchyłkę maksymalną; w przypadku normy SO średnicę kuli zmierzonej, na podstawie 25 zebranych punktów. Następnie obliczono dla każdego z dwudziestu pięciu pomiarów długość promienia R (po uprzednim obliczeniu metodą Gaussa elementu skojarzonego, którym jest sfera). W tabl. zebrane zostały uzyskane wyniki obliczeń dla testu A oraz testu P. TABLCA. Porównanie oraz P (SO) wartości Test A wg ASME B.89 Dopuszczalna Maksymalna odchyłka odchyłek testów: A (ASME) Błąd głowicy pom. P wg SO odchyłka: 0,005 mm wg 0,008 mm Maksymalna odchyłka RmarRmin=O,007 0,004 mm mm./ Dopuszczalna odchyłka dla testu dokładności na kuli, określona przez producenta dla ramienia pomiarowego NFNTE o zakresie pomiarowym 1,8 m, wynosi 0,008 mm. Wartość odchyłki uzyskana na podstawie pomiarów kuli wzorcowej zarówno wg wytycznych normy ASME (odchyłka obliczona jako różnica pomiędzy średnicą kuli uzyskaną z jej pomiaru w dziewięciu punktach a średnicą nominalną kuli wzorcowej wyniosła 0,005 mm), jak i normy SO (odchyłka obliczona jako zakres zmienności 25 długości promieni RmaxRmin, obliczonych metodą Gaussa, wyniosła O,OO? mm) jest mniejsza od określonej odchyłki dopuszczalnej równej 0,008 mm. Oznacza to, że bez względu na to, według zaleceń której normy wykonywany był test, ramię pomiarowe wykorzystywane do pomiarów pozytywnie go przeszło. SinuTrain www.siemens.pllmc SEMENS

592. Wartość odchyłki jest większa dla testu wykonanego zgodnie z wytycznymi zawartymi w normie SO. Wynosi ona 0,007 mm. Natomiast w przypadku pomiarów wykonanych wg wytycznych normy ASME odchyłka wynosi 0,005 mm.. Analiza statystyczna wykazała, że liczba punktów zebranych w trakcie pomiaru kuli, która w przypadku normy ASME wynosi dziewięć, a w przypadku normy SO dwadzieścia pięć, nie wpływa na końcowy wynik pomiaru kuli. stotny natomiast okazał się algorytm obliczeń, wg którego określany jest błąd pomiaru kuli. Według normy ASME błąd ten wyznaczany jest jako różnica pomiędzy średnicą kuli uzyskaną z jej pomiaru w dziewięciu punktach a średnicą nominalną kuli wzorcowej. Natomiast według normy SO błąd ten wyznaczany jest jako zakres zmienności 25 długości promieni Rmax Rmin, obliczonych metodą Gaussa. Wynika z tego, że przy zastosowaniu jednakowego algorytmu obliczeń odchyłki testu na kuli wg wytycznych dwóch norm można stosować wymiennie. Ponieważ ważne jest jak najszybsze przeprowadzenie sprawdzenia dokładności współrzędnościowego ramienia pomiarowego, nie ma konieczności zbierania większej liczby punktów na kuli wzorcowej niż dziewięć, a ich położenie na powierzchni kuli określa amerykańska norma ASME. Test pojedynczego punktu (test B) wg normy ASME nie ma swojego odpowiednika w normie SO. Test pojedynczego punktu przeprowadzany jest w celu sprawdzenia, czy dane ramię pomiarowe jest w stanie uzyskiwać zbliżone współrzędne przy pomiarze tego samego punktu w przestrzeni pomiarowej ramienia, przy różnych ułożeniach kątowych poszczególnych przegubów ramienia. Za pomocą tego testu można określić powtarzalność wyznaczania położenia unieruchomionego punktu w przestrzeni pomiarowej ramienia. Test B przeprowadza się na wzorcu punktowym w postaci stożka wewnętrznego (rys. 3), który mocuje się sztywno do stołu pomiarowego. MECHANK NR 89/2010 gdzie: X;, Y" Z, współrzędne Za uśrednione współrzędne punktu zmierzonego; Xa, Ya, punktu. Podwojoną wartość odchylenia standardowego policzyć wg poniższego wzoru (n= 10). należy (j2 2sspA =2 '~ (nl) W przypadku, gdy wartości dopuszczalne dla testu B (określone przez producenta) zostaną przekroczone, można trzykrotnie powtórzyć test pojedynczego punktu. Uzyskane w teście B wyniki zebrane są w tabl.. TABLCA. Wyniki testu B wg ASME aimax 2SSPAT Pozycja 1 0,0109 0,0149 Pozycja 2 0,0109 0,0145 Pozycja 3 0,0088 0,0145 Wartość dopuszczalna 0,017./ Parametrami charakteryzującymi test pojedynczego punktu są: maksymalna odchyłka położenia erimax, która wyniosła 0,0109 mm oraz podwojona wartość odchylenia standardowego pozycji punktu 2SSPAT, która wyniosła 0,0149 mm. Obie wartości są mniejsze od dopuszczalnej odchyłki określonej przez producenta, wynoszącej 0,017 mm, więc ramię pomiarowe pozytywnie przeszło test pojedynczego punktu. Przestrzenny test długości (test C, test E). Przestrzenny test długości według normy amerykańskiej ASME przeprowadzono przy użyciu liniału wzorcowego, który mocowano w kolejnych położeniach w przestrzeni pomiarowej współrzędnościowego ramienia pomiarowego, przymocowanego do stołu maszyny pomiarowej ACCURA. Na rys. 4 przedstawione są położenia wzorca ściśle określone w normie ASME, a na rys. 5 przykład jednego z położeń. x 11 20 Rys. 3. Polożenie wzorca w przestrzeni pomiarowej ramienia pomiarowego: 1 0+20% długości ramienia pomiarowego 2 20+80% długości ramienia pomiarowego 3 80 + 100% długości ramienia pomiarowego 11_~*++ H13_1_~ 16 widok z przodu Pomiar odbywa się w trzech punktach przestrzeni pomiarowej ramienia: pierwszy w odległości stanowiącej 20% długości ramienia; drugi w odległości 20+80% długości ramienia; trzeci w odległości stanowiącej ponad 80% długości ramienia. W każdym z trzech położeń wykonano dziesięciokrotny pomiar położenia środka kuli trzpienia pomiarowego na wzorcu stożkowym. Wynik testu B reprezentują dwa parametry: maksymalna odchyłka położenia erimax oraz podwojona wartość odchylenia standardowego pozycji punktu 2SSPAT. Maksymalna odchyłka położenia erimax jest największą odchyłką spośród dziesięciu odchyłek policzonych zgodnie z poniższym wzorem, dla danego artefaktu. Rys. 4. Schemat położenia liniału wzorcowego przy przeprowadzaniu testu C: 1, 2, 3, 7, 9, 18 poziome położenia wzorca, 5, 6, 19, 20 pionowe położenia wzorca, 4, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17położenia wzorca pod kątem 45 widckz boku W każdej z dwudziestu pozycji położenia wzorca, pomiar odbywał się w te~ sam sposób. Końcówkę pomiarową umieszczano w otworach stożkowych znajdujących się w liniale wzorcowym i w ten sposób zbierano punkty pomiarowe. Następnie, za pomocą programu Delcam PowerNSPECT, obliczono odległości pomiędzy poszcze

MECHANK NR 89/2010 593 Rys. 5. Przykładowe położenie liniału wzorcowego podczas wyznacznia testu C ramienia pomiarowego NFNTE gólnymi punktami. Na tej podstawie obliczono odchyłki (różnice pomiędzy wartościami zmierzonymi i nominalnymi) oraz wyznaczono podwojoną wartość odchyłki RMS, zgodnie ze wzorem: 2RMS=2.~~,2 gdzie: Oj to rozstęp odchyłek, a n liczba pomiarów (20). Test E wg wytycznych normy SO przeprowadzono przy użyciu wzorców końcowych w postaci zestawu pięciu płytek wzorcowych (rys. 6), zamocowanych jedna na drugiej, w równych odległościach od jednego końca płytki poprzedniej. Rys. 6. Przykładowe położenie wzorców końcowych podczas wyznaczania testy E ramienia NFNTE Zestaw płytek wzorcowych mocowano w kolejnych położeniach w przestrzeni pomiarowej ramienia (w trzech pozycjach poziomych, trzech pozycjach pod kątem 45 i jednej pozycji pionowej). W każdym z położeń płytki mierzone były trzykrotnie. Na podstawie uzyskanych wyników obliczono odchyłkę maksymalną, która posłużyła do określenia dokładności współrzędnościowego ramienia pomiarowego. Wyniki pomiarów przeprowadzonych wg wytycznych testów przestrzennych zamieszczono w tabl. V.

594 MECHANK NR 89/2010 TABLCA V. Porównanie wartości odchyłek testów: C (ASME) oraz E (SO) Test C wg ASME 8.89 Test Ewg SO Dopuszczalna odchyłka: 0,023 mm Max odchyłka: 0,015 mm Podwojona wartość odchyłki RMS: 0,022 mm Max odchyłka: 0,009 mm./ Bez względu na to, według zaleceń której normy wykonywany był test, odchyłki uzyskane w trakcie pomiarów są mniejsze od odchyłki dopuszczalnej dla przestrzennego testu długości, określonej przez producenta ramienia, wynoszącej 0,023 mm../ Wyższą, bo wynosząca 9 urn, dokładność uzyskano wg testu objętego procedurą europejskiej normy SO, zaś wg testu C objętego amerykańską normą ASME 15!lm../ Analiza statystyczna przeprowadzona na podstawie serii dziesięciu cykli pomiarowych uzyskanych w przestrzennym teście długości wg wytycznych normy ASME oraz normy SO wykazała, że występują między nimi istotne statystycznie różnice i nie można ich stosować zamiennie. Odchyłka mniejsza dla testu E niż dla testu C może wynikać z zastosowanego sposobu pomiaru wzorców. Dystans pomiędzy stożkami na wzorcu liniowym mierzony był jako odległość pomiędzy dwoma pojedynczymi punktami. Kulka pomiarowa końcówki stykowej umieszczana była w stożku referencyjnym i wtedy rejestrowany był punkt pomiarowy. W taki sam sposób zbierany był drugi punkt w drugim stożku liniału. Odległość między tymi dwoma punktami to właśnie szukany dystans. Program nie miał możliwości uśrednienia tego dystansu. Dlatego też niedokładność zbierania każdego z punktów powoduje taką samą niedokładność wyniku pomiaru wzorca. Natomiast w przypadku płytek wzorcowych, długość płytki mierzona była jako dystans pomiędzy dwiema równoległymi płaszczyznami. Każda z płaszczyzn mierzona była w kilku punktach, więc program mógł uśrednić otrzymane wartości, zmniejszając w ten sposób ewentualne błędy wynikające ze sposobu pomiaru płaszczyzn ramieniem pomiarowym przez operatora. Tak więc obecność punktów gorzej dopasowanych skutkuje mniejszą zmianą obliczanego dystansu niż niedokładny pomiar punktu na liniale stożkowym../ Z przeprowadzonej analizy wywnioskować można, że metoda sprawdzania ramienia pomiarowego wg wytycznych normy SO jest mniej czuła. Natomiast metoda opisana w normie ASME lepiej wychwytuje granice przedziału niepewności sprawdzanego ramienia. Ponieważ podstawową sprawą przy doborze metody wyznaczania dokładności współrzędnościowego ramienia pomiarowego ma być jej zdolność do uwzględniania skrajnych pomiarów, jakie mogą się pojawić dla danego urządzenia, to bardziej odpowiednia jest metoda opisana w normie ASME. * Przeprowadzone badania eksperymentalne wykazały, że norma ASME B89.4.222004 w swojej oryginalnej postaci jest bardziej odpowiednia do sprawdzania dokładności współrzędności owych ramion pomiarowych niż norma PNEN SO 103602:2003 w swojej oryginalnej formie. Można podjąć próbę modyfikacji normy europejskiej tak, aby zawarte w niej wytyczne uwzględniały charakterystyczną budowę ramion pomiarowych i sposób operowania nimi. W przypadku testu na kuli nie uzyskano dużych różnic w wynikach pomiarów. Analiza statystyczna wykazała, że liczba punktów zebranych w trakcie pomiaru kuli, która w przypadku normy ASME wynosi dziewięć, a w przypadku normy SO dwadzieścia pięć, nie wpływa na końcowy wynik pomiaru kuli. stotny natomiast okazał się algorytm obliczeń, wg którego określany jest błąd pomiaru kuli. Wynika z tego, że przy zastosowaniu jednakowego algorytmu obliczeń odchyłki testu na kuli wg wytycznych obu norm można stosować wymiennie. Stosowanie testu B, tj. testu pojedynczego punktu, jest uzasadnione tylko w stosunku do ramion pomiarowych. Jest on o tyle istotny, że określa, jak bardzo zbliżone współrzędne punktów można uzyskiwać przy pomiarze teoretycznie tego samego punktu, przy różnych ułożeniach kątowych tub ramienia. Test ten daje również informacje o dokładności wynikającej ze staranności i stopnia umiejętności wykonywania pomiarów przez operatora (występuje tutaj wpływ precyzji na skutek manualnego dochodzenia do styku, tj. prędkości i wywieranego nacisku pomiarowego). Nic więc dziwnego, że podobny test nie dotyczy współrzędnościowych maszyn pomiarowych. W przypadku wyznaczenia błędów pomiaru przestrzennego, tj. błędu E i błędu wg testu C występują istotne różnice, niepozwalające na wymienne stosowanie obu rodzajów testów. Sprawdzenie dokładności ramienia pomiarowego wg normy SO nie jest możliwe. Przy operowaniu ramieniem niejednoznaczne jest sformułowanie, że końcówkę pomiarową należy przemieszczać tylko w dwóch kierunkach (tak, jak to określa norma SO). Współrzędnościowe ramię pomiarowe ma sześć osi, tak że dany punkt pomiarowy można zarejestrować przy wielu różnych ułożeniach tub i przegubów ramienia, zachowując przy tym ten sam kierunek najazdu końcówką pomiarową na mierzony punkt. Tak więc warunki, jakie stawia norma SO są spełnione, natomiast nie można w ten sposób uzyskać wiarygodnego i powtarzalnego wyniku, gdyż przy każdym kolejnym ułożeniu tub i przegubów ramienia, w zależności od zakresu, w jakich będą ułożone, będą pracowały różne en kodery. Ponadto siedem pozycji ułożenia wzorców, jak określa norma SO, nie wystarcza, aby sprawdzić dokładność ramienia pomiarowego w całej jego przestrzeni pomiarowej. Cała przestrzeń pomiarowa ramienia jest natomiast sprawdzana w trakcie testów przeprowadzanych wg normy amerykańskiej ASME. LTERATURA 1. E. RATAJCZYK: Wspólrzędnościowa Technika Pomiarowa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej Warszawa 2005. 2. W. JAKUBlEC, J. MALNOWSK: Metrologia wielkości geometrycznych. WNT Warszawa 2004. 3. E. RATAJCZYK: Roboty i centra pomiarowe. POMARY AUTOMATYKA ROBOTYKA (PAR) 3/2009, s. 6+13. 4. E. RATAJCZYK: Ramiona pomiarowe budowa, parametry techniczne, zastosowania. Mechanik nr 12/2008, s. 1051; Ramiona pomiarowe pomiary skaningowe i specjalne, pomiary w rozszerzonym zakresie, oprogramowania. Mechanik nr 1/2009 s. 38; Ramiona pomiarowe testy dokładności. Mechanik nr 2/2009 s. 104. 5. ASME B89.4.222004 Methods for Performance Evaluation of Articulated Arm Coordinate Measuring Machines. 6. PNEN SO 103602:2003 Specyfikacje geometrii wyrobów (GPS). Badania odbiorcze i okresowe wspólrzędnościowych maszyn pomiarowych (CM M), Część 2: CMM stosowane do pomiaru wymiarów. 7. M. ZAWACK: Metody sprawdzania dokładności ramion pomiarowych. Przegląd Mechaniczny nr 9 Suplement (2007). 8. E. RATAJCZYK, M. ZAWACK: Accuracy tests of measuring arms is it possible to compare ASME and SO standard requirements. nternational Conference.Coordinate Measuring Technique". BielskoBiała, April 2008. Proc. p. 137+146. 9. E. RATAJCZYK: Wspólrzędnościowe ramiona pomiarowe i ich testy dokładności. Przegląd Elektrotechniczny nr 5/2008. 10. CimCore: www.cimcore.com; 11. Oberon 3D L. Pietrzak i Wspólnicy: www.oberon3d.pl