Osnove proizvodnih merenja

2. Osnove proizvodnih mjerenja

21

21. Uvod

Osnove proizvodnih mjerenja1. 2. 3. 4. Uvod SI jedinice u proizvodnim mjerenjima Definicije i pojmovi u proizvodnim mjerenjima Ispitivanje, mjerenje i kontrola

Proizvodna mjerenja su zastupljena kako u proizvodnji obinih svakodnevnih proizvoda iroke potronje tako i proizvoda visokog nivoa obrade, pojedinano napravljenih za specijalne namjene, proizvoda koji su rezultat razvoja i primjene visokih tehnologija. Shodno proizvodu i procesu proizvodnje koriste se i odgovarajua mjerna i kontrolna sredstva. Dananja proizvodna mjerenja odnose se na: Jedno, dvo i trokoordinatna mjerenja koja se vre razliitim mjernim sredstvima. Ona posljednja nazivaju se ee mjerenja na koordinatnoj mjernoj maini (CMM), Mjerenja oblika i povrina radnih komada, Mjerenja zupanika Mjerenje i kontrola povrina koritenjem raznih sredstava ukljuujui i nanotehnologije, Geometrijska mjerenja koja se koriste za medicinske potrebe.

Sva mjerenja u proizvodnji koja se vre u navedenim oblastima doivjela su napredak jer su se promijenili uslovi i kriteriji koje moraju zadovoljavati proizvodi. Stalno suavanje tolerancija diktiralo je i sasvim nove konstrukcije mjernih i kontrolnih ureaja i instrumenata , kao i nain njihove primjene. Zbog svega toga je potrebno znati planirati, konstruirati, koristiti i upravljati mjernim instrumentima, etalonima, artefaktima, pristrojima itd. Moraju se poznavati metode, fiziki principi rada, eventualne greke, njihova veliina i nain kako se mogu izbjei. Vaan dio mjernih ureaja i mjernih instrumenata

22

Proizvodna mjerenja

su software-i koji sve vei broj ureaja i mjernih instrumenata ima kao neophodan sastavni dio.

Slika 2.1.Podruja proizvodnih mjerenja Osim toga potrebno je znati izmjeriti dimenzije velikih radnih komada, kao i onih izuzetno malih dimenzija, ali i komada - proizvoda sloene geometrije i razliitih kvaliteta povrine. Materijali koji se koriste za izradu komada su razliiti i esto diktiraju metode i ureaje za ispitivanje proizvoda izraenih od takvih materijala. To se posebno odnosi na proizvode od fleksibilnih ili prozirnih materijala. Znanje iz oblasti mjerenja je resurs koji je osnova za sva mjerenja. Da bi se mogla vriti mjerenja u proizvodnji mora postojati kompetentnost u poznavanju slijedeeg: Instrumenata za proizvodna mjerenja ali i za dinamika mjerenja u toku vrenja proizvodnje to sve utie na mjerni komad Etalona i artefakata, upravljanja i odravanja i umjeravanja prema propisima koji sve vie postaju odrednice meunarodnog karaktera i bez kojih sve ostaje posao trino ogranien na uski nacionalni prostor. Software-a i algoritama koji su dio mjernih ureaja i podlijeu promjenama, usavravanjima, imaju ogranienja ili su predvieni za specijalne namjene. Danas se i uticaj software-a uzima kao vaan izvor koji utie na tanost rezultata mjerenja. Mjerne strategije u proizvodnim mjerenjima sve vie su prisutne u planiranju i vrenju mjerenja jer utiu na krajnji rezultat mjerenja i cijene proizvoda.


23

Radni komadi ili mjerni objekti su predmet mjerenja i sva proizvodna mjerenja podrazumijevaju da se sve u vezi proizvoda mora znati ukoliko se eli kvalitetno pristupiti mjerenju.

Proizvodnim mjerenjima prethode faza konstruiranja i planiranja u kojima se vre mjerenja, materijal koji ulazi u proces se mjeri i kontrolira, proizvodni proces se automatizira, proizvod se ispituje nakon izrade , a u svemu tome metrologija je direktno povezana sa proizvodnim procesom , proizvodom, ispitivanjem proizvoda, kontrolom procesa i analizama. Na slici 2.2. prikazana je povezanost ulaznih parametara u proizvodni proces, proizvodnje,ispitivanja i kontrole u procesu proizvodnje i analize dobivenih rezultata unutar automatskog procesa. Ovakav pristup integrisanih aktivnosti predstavlja mjerenje na proizvodnoj liniji i ima niz prednosti.

Slika 2.2. Veza proizvodnje, kontrole, automatizacije, proizvoda i metrologije

2. SI jedinice u proizvodnim mjerenjima U proizvodnim mjerenjima mjere se prije svega geometrijske karakteristike proizvoda i stanje kvaliteta povrina. Zato e se samo i pomenuti definicije jedinica za duinu i ugao. Prema definiciji: Jedinica za duinu je metar. Metar je duina puta koju u vakuumu napravi svjetlost u vremenu 1/299 792 458 sekunde.

24

Proizvodna mjerenja

Jedinica za duinu je utjelovljena u razliitim mjerilima, koja se koriste za namjene mjerenja dimenzija vrlo razliitih vrijednosti i sa razliitom mjernom nesigurnosti. Jedinicu mjere utjelovljuju i etaloni. Definicija metra moe se realizirati na dva razliita naina kako bi se i praktino moglo vriti mjerenje duina: 1. Vrijeme leta( time of flight). Pulsirajua svjetlost se prostire preko duine koja se mjeri .Vrijeme koje je potrebno da svjetlost pree tu distancu se mnoi sa brzinom svjetlosti ,299 792 458 m/s, i izrauna se duina u metrima. Poto se svjetlost brzo iri ovaj metod je najlaki za primjenu prilikom mjerenja dugih rastojanja. Prilikom mjerenja treba uzeti u obzir gravitacione efekte kada se koristi za mjerenje svemirskih rastojanja. 2. Interferencijski Tehnike interferencije omoguavaju da se mjeri duina u dijelovima talasne duine svjetlosti. Koristei svjetlosni izvor poznate i stabilne talasne duine svjetlosti, mogu se direktno mjeriti duine iznad 100m sa tanou do jednog milijarditog dijela (part in a thousand milion).

2.1. Etaloni Etaloni su materijalizovane mjere, mjerila ili mjerni sistemi koji su namijenjeni da se definira, ostvari, uva i reproducira jedna ili vie vrijednosti jedne veliine da bi sluila kao referentna vrijednost. Etalon metar je definiran kao duina puta u vakuumu koju pree svjetlost tokom vremenskog perioda od 1/299 792 458 sekunde. Metar se ostvaruje-izvodi na primarnom nivou preko talasne duine jodom stabiliziranog helijum-neonskog lasera. Na niim nivoima, upotrebljavaju se materijalne mjere kao planparalelne mjerke, a sljedivost se obezbjeuje primjenom optike interferometrije radi odreivanja duine planparalelnih mjera u odnosu na gore pomenutu talasnu duinu laserske svjetlosti. Etaloni za duinu mogu biti: primarni, dravni-nacionalni, referentni, industrijski,

Primarni etalon je odreen ili priznat da ima najvie mjeriteljske osobine i ija je vrijednost prihvaena bez obzira na druge etalone za istu veliinu. Na slici 2.4 su prikazani etaloni za duine onako kako su se razvijali u toku vremena.


25

Najstariji je prototip metra iz 1889. godine koji je muzejski eksponat. Na bazi novih tehnologija i naunih otkria napravljeni su etaloni duine prikazani na slikama, 2.5, 2.6 i 2.7. Sloenost etalona za duinu u NIST-u, Nacionalnom amerikom institutu za tehnologiju prikazana je na slici 2.8.

Slika 2.4. Prototip metra iz 1889. godine

Slika 2.5. Kriogeni radiometar

Slika 2.6. 10V Josephson chip

26

Proizvodna mjerenja

Slika 2.7. Josephson standard za napon

Slika 2.8. NIST laserski interferometar Dravni (nacionalni) etalon za duinu priznat je slubenom odlukom dravnog organa da se koristi kao osnovni etalon kod utvrivanja vrijednosti svih drugih etalona duine. Referentni etalon je najvieg mjeriteljskog nivoa za duinu na odreenom mjestu ili u odreenoj organizaciji.


27

Slika 2.9. Dravni etalon Hrvatske , granine mjerke Definicije dopunskih jedinica SI: Ugao (u ravni): Jedinica ugla u ravni je radijan. Radijan je ugao izmeu dva poluprenika koji na krugu isijecaju luk duine jednake polupreniku (1 rad = 1m/1m). Prostorni ugao: Jedinica prostornog ugla je steradijan. Steradijan je ugao kupe sa vrhom u sredini kugle, koja na povrini kugle omeuje povrinu jednaku povrini kvadrata odreenog poluprenikom kugle (1 sr = 1m2/m2).

Slika 2.10. Definicija radijana

Slika 2.11. Definicija steradijana

3. Definicije i pojmovi u proizvodnim mjerenjima Globalna ekonomija zahtijeva od svih zemalja koje uestvuju u razmjeni roba da meusobno jasno i nedvosmisleno komuniciraju i bez dilema koriste tehnike termine. Precizne definicije termina i pojmova koji se koriste u proizvodnim mjerenjima date su u slijedeim dokumentima, ali i nekim drugim. Ovdje su navedeni samo neki od dokumenata koji su meunarodno prihvaeni.

28

Proizvodna mjerenja

VIM (International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology), Meunarodni rjenik osnovnih i opih pojmova u metrologiji. ISO 3534-1, (Statistics Vocabulary and symbols Part 1) Statistika rjenik i simboli, Prvi dio. (Probability and general statistics terms), Vjerovatnoa i opi statistiki pojmovi. ISO 5725, Accuracy (trueness and precision) of measurement, methods and results, Tanost (istinitost i preciznost) mjerenja, metode i rezultati ISO 8402, Quality mamagement and quality assurance Vocabulary, Upravljanje kvalitetom i osiguranje kvaliteta, Rjenik. ISO 10012, (Quality assurance requirement for measuring equipment: Part 1). Zahtjevi za osiguranje kvaliteta za mjernu opremu: Prvi dio. (Metrological confirmation system for measuring equipment). Sistem za metroloko potvrivanje mjerne opreme. EN 45020, (General terms and their definitions concerning standardization and related activities). Opi pojmovi i njihove definicije prema standardima i prateim aktivnostima.

Postoji itav niz termina koji se koriste u proizvodnim mjerenjima tano definiranih u VIM-u, u kome su date definicije svih termina metrologije koji se koriste u meunarodnim relacijama. To je potrebno kako bi se izbjegla zabuna prilikom mjerenja i uspostavljanja pisane dokumentacije u meulaboratorijskim i uopte meunarodnim relacijama. Za sve pojmove vezane za metrologiju italac se upuuje na VIM. Pojmovi u dimenzionalnoj metrologiji: Mjerena veliina je svaka veliina koja se mjeri. Mjerena vrijednost je vrijednost mjerene veliine koja se utvruje mjernim instrumentom ili mjernim sistemom: Mjerena vrijednost = istinita vrijednost + jedinica mjere; npr. 22,35 mm. Rezultat mjerenja je vrijednost kojom je odreena mjerena veliina, a dobije s mjerenjem. L = (50 0,02) mm. Rezultat mjerenja je vrijednost dobivena mjerenjem. Iskazivanjem mjernog rezultata treba jasno naznaiti odnosi li se na: neispravljeni rezultat, ispravljeni rezultat, prosjek vie vrijednosti.


29

Potpuna mjeriteljska informacija (iskazivanje rezultata mjerenja) ukljuuje i podatke o mjernoj nesigurnosti.

Neispravljeni rezultat je mjerni rezultat prije ispravljanja sistemske greke. Ispravljeni rezultat je mjerni rezultat nakon ispravljanja sistemske greke. Odstupanje je vrijednost minus njezina referentna vrijednost. Korekcija (ispravak) je vrijednost manje njezina referentna vrijednost (korekcija je jednaka negativnoj vrijednosti procijenjene sistemske greke). Korekcioni faktor je brojani faktor kojim se mnoi mjerni rezultat da bi se nadoknadila sistemska greka. Greka mjerenja je razlika izmjerene vrijednosti mjerene veliine i istinite vrijednosti mjerene veliine. Nesigurnost mjerenja je parametar pridruen rezultatu mjerenja koji pokazuje rasipanje vrijednosti koje se mogu pridruiti mjerenoj veliini. Npr. unutar dogovorenog intervala se oekuje da lei izmjerena vrijednost mjerene veliine

Slika 2.12. Nesigurnost mjerenja Istinita vrijednost je ona vrijednost koja je karakteristika neke veliine, a nekada je prihvaana konvencijom. Nesigurnost istinite vrijednosti odgovara datoj namjeni rezultata mjerenja. Maksimalna dozvoljena greka je maksimalna vrijednost greke, dozvoljene prema specifikaciji za dati mjerni instrument. Tanost (accuracy) je definirana standardom ISO 5725. Bliskost rezultata ispitivanja i usvojene referentne vrijednosti. Ovdje treba razlikovati preciznost (precision) i istinitost (trueness). Preciznost (ISO 5725) je bliskost izmeu rezultata nezavisnih ispitivanja dobivenih pod odreenim uslovima. Razlika izmeu tanosti i preciznosti moe se pokazati na primjeru streljakih meta (slika 2.13). Na slici 2.13 su prikazane etiri mete. Na prvoj slici a) su etiri pogotka u centar (tano) i rezultati su blizu (precizno). Na slici b) su rezultati tani (blizu centra) i neprecizni (rastureni i nisu bliski). Na slici c) su rezultati netani (daleko od

30

Proizvodna mjerenja

postavljenog cilja, ali precizni (bliski). Na slici d) su rezultati netani (daleko od utvrene referentne vrijednosti cilja) i neprecizni (rasuti).

a) tano i precizno

b) tano i neprecizno

c) netano i precizno

d) netano i neprecizno

Slika 2.13. Tanost i preciznost Nazivno podruje je podruje pokazivanja koje se obino izraava svojom donjom i gornjom granicom. Raspon je apsolutna vrijednost razlike izmeu dviju granica nazivnog podruja. Nazivna vrijednost je zaokruena priblina vrijednost karakteristike mjerila koja slui kao uputa za njegovu upotrebu (paralelna granina mjerka 100 mm). Mjerno podruje je skup vrijednosti mjerenih veliina za koje se greka mjerila mora nalaziti unutar navedenih granica. Granini uslovi su krajnji uslovi koje mjerilo mora izdrati bez oteenja i bez gubljenja mjeriteljskih osobina u radu pod odreenim radnim uslovima. Prag osjetljivosti je najvea promjena ( spora i jednolina) poticaja koja ne izaziva zamjetnu promjenu odziva. Istinitost (trueness) (ISO 5725) je bliskost izmeu srednje vrijednosti dobivene za veliku seriju rezultata ispitivanja i usvojene referentne vrijednosti. Podruje neosjetljivosti je najvei raspon u kojem se poticaj moe promijeniti u oba smjera, a da ne izazove promjenu odziva mjerila. Stabilnost je sposobnost mjerila da odrava svoje mjeriteljske karakteristike stalnim u vremenu. Slabljenje mjeriteljskih karakteristika (drift) je spora promjena mjeriteljskih karakteristika mjerila. Razred tanosti je razred mjerila koja zadovoljavaju zahtjeve kojima je svrha odravanje greaka u navedenim granicama. Greka (pokazivanja) mjerila je pokazivanje mjerila manje istinita (referencijska) vrijednost odgovarajue ulazne veliine. Greka mjernog instrumenta je karakteristika mjernog instrumenta. Svaki instrument ima svoju greku.


31

Granina greka je krajnja vrijednost greke doputene specifikacijama, propisima itd. za odreeno mjerilo. Rezolucija ( DIN 1319-1, 1995.) je najvea razlika koja se moe zabiljeiti izmeu dvije indikacije na sredstvu za pokazivanje takvog mjernog instrumenta. Rezolucija moe biti kvantitativna karakteristika mjernog instrumenta. Rezolucija (VIM, 1994.), je najmanja razlika izmeu pokazivanja na sredstvu za pokazivanje.

Slika 2.14. Rezolucija Osjetljivost (DIN 1319-1, 1995): Promjena odgovora-izlaznog rezultata ili signala mjernog sredstva podijeljena sa odgovarajuom pobudom-ulaznom mjerenom veliinom. Ako je osjetljivost instrumenta zavisna od veliine pobude, to se za svaku pobudu daje i osjetljivost.

radna taka

Slika 2.15. Osjetljivost Opit je tehnika operacija koja se sastoji od utvrivanja jedne ili vie karakteristika datog proizvoda, procesa ili usluge u skladu sa specificiranom procedurom.

3.1.Termini koji se koriste u tehnici mjernih signala Mjerni signal je veliina koja predstavlja mjerenu veliinu i funkcionalno je sa njom povezana (VIM,1994.). Veliina dobivena pomou mjernog instrumenta ili sistema koja ima osobine mjerne veliine (DIN 1319-1/1995). Signal predstavlja informaciju. Predstavljanje se vri pomou vrijednosti ili distribucije vrijednosti fizike veliine Parametar signala je karakteristika signala koji nosi informaciju.

32

Proizvodna mjerenja

Analogni signal je signal koji je kontinuiran prikaz vrijednosti mjerenog parametra i u svakoj taki ima drugu vrijednost, slika 2.16.

Slika 2.16. Analogni signal Digitalni signal je signal sa konanim brojem vrijednosti mjerenog parametra gdje je svaka vrijednost konana informacija, slika 2.17.

Slika 2.17. Digitalni signal Kalibracija je skup operacija koje imaju za cilj uspostavljanje, pod odreenim uslovima, veza izmeu veliina koje se oitavaju na indikatoru instrumenta i odgovarajue vrijednosti etalona. Rezultat kalibracije moe se dati u vidu dokumenta npr. certifikata kalibracije. Rezultat se moe izraziti kao korekcija izvrena u odnosu na pokazivanje instrumenta. Kalibracija ne znai da instrument radi u skladu sa njegovom specifikacijom. Osnovni koncept osiguranja kvaliteta je kalibracija mjernih instrumenata. Kalibrirati mjerni instrument znai odrediti koliko je odstupanje, odnosno greka oitavanja na instrumentu u odnosu na etalon za kojim se uporeuje. Kalibracija obino ne znai poboljanje. Ona samo daje informaciju o greci opreme u odnosu na prihvaenu referentnu vrijednost koju mjerni instrument (sredstvo) treba da ima. Posljedica kalibracije je odluka koju donosi korisnik mjerne opreme koji odluuje da li je oprema dovoljno dobra da se sa njom mogu vriti sigurna mjerenja.


33

Sistem kvaliteta zahtijeva da se vri kalibracija mjernih sredstava u odnosu na etalone ija je tanost vea od tanosti opreme koja se kalibrira. Postupak kalibracije izvodi se po odreenoj proceduri i uz koritenje izabranih metoda. Kalibracijom, ukoliko se vri u odnosu na odgovarajui etalon ostvaruje se sljedivost mjernog sredstva u odnosu na taj etalon. Kalibracija predstavlja osnovno sredstvo u obezbjeenju sljedivosti mjerenja. Kalibracijom se odreuju metroloke karakteristike mjernog ureaja. Kalibracioni laboratoriji moraju imati program kalibracije opreme koja obezbjeuje da su svi rezultati kalibracija i mjerenja koja laboratorij sprovodi sljedivi do SI jedinica i dati standardom BAS EN ISO /IEC 17025:2006. Ispitni laboratoriji moraju imati program kalibracija opreme koja se koristi pri ispitivanju i za koju je ustanovljeno da je doprinos mjerne nesigurnosti te opreme u ukupnoj mjernoj nesigurnosti rezultata ispitivanja znaajan,odnosno da se ne moe zanemariti. Meulaboratorijska poreenja se vre izmeu dvije ili vie laboratorija. Organizacija, provedba i ocjena poreenja na istim ili slinim primjerima u dvije ili vie laboratorija vri se u skladu sa unaprijed odreenim uslovima. Poreenje se vri radi: validacije ispitnih metoda, certifikacije referentnih materijala i provjere osposobljenosti laboratorija.

Verifikacija mjerila ili referentnih materijala je niz postupaka kojima se utvruje da li mjerilo ili referentni materijal ispunjava propisane mjeriteljske zahtjeve. Sljedivost Industrija obezbjeuje sljedivost na najviem meunarodnom nivou. Za te svrhe koriste se akreditirane evropske laboratorije. Sljedivost predstavlja neprekidan lanac poreenja kojim e se postii da mjerni rezultati budu sigurni ili da se postigne sljedivost etalona prema referentnom etalonu sve do onog etalona na najviem nivou .Najvii nivo sljedivosti je primarni etalon odnosno definicija duine, slika 2.18.

34

Proizvodna mjerenja

Lanac sljedivosti BIMP Meunarodni biro za tegove i mjere Definicija jedinice za duinu-metra

Nacionalni metroloki institut ili imenovana nacionalna laboratorija Strani primarni etalon metar

Nacionalni primarni etalon

Akreditovane laboratorije Referentni etalon

Preduzea Industrijski etalon

Krajnji korisnici Mjerenja duzina

Slika 2.18. Metroloka infrastruktura za mjerenje duine

4. Ispitivanje, mjerenje i kontrola esto se mijeaju znaenja ovih pojmova. Iako se sva tri pojma odnose na procese kvalifikacije proizvoda i procesa, izmeu njih postoje razlike. Na slici 2.19 su prikazane definicije sva tri pojma prema standardima.


35

Slika 2.19. Ispitivanje, mjerenje i kontrola 4.1. Ispitivanje Sve to treba eksperimentalno provjeravati bez opreme ili uz koritenje bilo koje opreme, bilo mjerne ili kontrolne, moe se nazvati ispitivanjem. Ispitivanje se, u principu, dijeli na subjektivno, objektivno i brojanje. U dimenzionalnoj metrologiji i proizvodnim mjerenjima vre se ispitivanja Subjektivno ispitivanje je zakljuivanje o karakteristikama i pojavama na bazi osjeaja dodirom, zvunim efektima, ulom mirisa, okusa ili vizualno. Brojanjem se utvruje ponovljivost neke pojave ili signala. Objektivni postupci ispitivanja imaju dimenzionalnu karakteristiku i dijele se na mjerenje i kontrolu, slika 2.20. 4.2. Kontrola (DIN 1319, DIN 2257, DIN 19222, ISO 286-1) Postupak kontrole spada u objektivne postupke ispitivanja. Razlikuje od mjerenja. Kontrolom se ne dobivaju brojane vrijednosti kontroliranih veliina. Dobiva se samo informacija da li je neka dimenzija mjerenog objekta u granicama ili izvan granica postavljenih dimenzija i njihovih tolerancija. Rezultati kontrole, slika 2.20, pomau u donoenju odluka u procesu proizvodnje da li je neki komad dobar, lo ili za doradu. Kontrolom se dobiva informacija o karakteru procesa kojim se izrauje kontrolirani komad. Na osnovu rezultata kontrole zakljuuje se o stabilnosti procesa ili potrebi korekcije upravljanja tehnolokim procesom.

36

Proizvodna mjerenja

Slika 2.20. Ispitivanje, mjerenje i kontrola Kontrola se prema procesu proizvodnje moe organizirati kao: Ulazna, Kontrola u toku proizvodnje, Meufazna, Meuoperacijska, Zavrna .

Ulaznom kontrolom ili predprocesnom se utvruje kvalitet ulaznih materijala u proces, adekvatnost pribora i alata, maziva i pomonih sredstava i sl. Ova vrsta kontrole moe biti dogovorena i esto je zadatak isporuioca navedenih kontroliranih stvari. Kontrola u toku proizvodnje je: Meuoperacijska kontrola se vri nakon jedne ili vie operacije u proizvodnom procesu. Ukljuuje dimenzionalne kontrole i kontrole parametara procesa. Meufazna kontrola proizvodnje se uspostavlja na granici dvije ili vie faza tehnoloke izrade proizvoda. To moe biti termika obrada, dio montae, mehanika obrada nakon livenja i sl. Zavrna kontrola proizvodnje se vri na kraju procesa proizvodnje i ima za cilj jo jednu kontrolu nakon procesa tehnoloke obrade. Proces kontrole zahtijeva poznavanje tokova materijala, alata, pribora, dijelova koje isporuuju eksterni dobavljai, kao i drugih specifinosti vezanih za odreeni proizvodni proces. Osim toga treba znati raspored maina, proizvodnih linija i faze izrade, transportne puteve, pakovanja i sve vezano za finalizaciju proizvoda prije isporuke.


37

Kontrola proizvoda moe biti: 100% kontrola tj. kontrola svih proizvedenih komada, Kontrola uz koritenje statistikih alata, Kombinovane metode kontrole. Automatski procesi kontrole.

Izbor metode zavisi od niza faktora, a naroito od zahtjeva kupaca, osposobljenosti proizvoaa, zahtijevanog nivoa kvaliteta proizvoda i sl. 100% kontrola je selektivna kontrola i primjenjuje se u pojedinanoj proizvodnji, prema zahtjevu kupaca, za proizvode od posebnog znaaja (auto industrija), za neponovljivu seriju proizvoda i sl. Statistika kontrola se najvie primjenjuje u proizvodnji, ime se izbjegava zavrna kontrola. Prikazivanje rezultata kontrole vri se pomou kontrolnih karata. Postoje razliite vrste kontrolnih karata: Kontrolne karte za praenje mjernih veliina, Kontrolne karte za atributivnu kontrolu

Praenje mjerenih veliina u procesu proizvodnje vri se : Kartom mjera; X karta Kartom srednjih vrijednosti; x karta Kartom raspona mjera; R karta Kartom standardne devijacije; karta

Detaljnije o kontrolnim kartama dato je u tekstu etvrtog poglavlja. Kontrolom se identificiraju odstupanja kontrolirane veliine od dokumentacijom predviene. Kontrola je provjera da li se kontrolirana veliina - dimenzija nalazi unutar propisanih granica tolerancije (gornje i donje). Vrijednost kontrolirane veliine se izraava zakljucima: mjerena veliina je u granicama tolerancije mjerena veliina je iznad gornje granice tolerancije, mjerena veliina je ispod donje granice tolerancije,

Kontrola se moe podijeliti na : aktivnu i pasivnu.

38

Proizvodna mjerenja

Kontrolna oprema moe se koristiti u kontroli razliitih aktivnosti u proizvodnji i odravanju i moe bi sasvim jednostavna kao na slici 2.21.

Slika 2.21. Kontrolna oprema Automatskom ili aktivnom kontrolom se osim utvrivanja stanja kontrolirane veliine vri i automatsko upravljanje tj. promjena parametara koji utiu na proces kako bi se proces odvijao prema propisanim parametrima, slika 2.22.

Slika 2.22. Automatska kontrola


39

Pasivna kontrola se izvodi nakon zavrene obrade dijelova ili izrade proizvoda. Rezultati pasivne kontrole nemaju uticaja na proces. U procesu proizvodnje donose se odluke kada e se vriti kontrola, a kada mjerenje. U principu, ako se radi o jednom mjernom komadu ili jednom parametru koji se mjeri na manje od 20 komada vri se mjerenje. Ako je broj komada vei od 20 vri se kontrola predvienog parametra. 4.3. Mjerenje Mjerenje je skup operacija koje se vre na objektu kako bi se odredile vrijednosti veliine koja se mjeri.

Slika 2.23. Plan mjerenja, mjerenje izvjetaj o mjerenju Mjera istinitosti rezultata mjerenja neke dimenzije se izraava u vidu greke. Greka je razlika izmeu oekivanih rezultata ispitivanja i usvojene referentne vrijednosti. U postupku izrade proizvoda ili odvijanja procesa vre se mjerenja s ciljem da se dobiju karakteristike proizvoda ili procesa onakve kakve su nacrtane u dokumentaciji ili propisane za odvijanje procesa. Mjerenje se vri u toku izrade proizvoda i da bi se provjerile tehniko-tehnoloke mogunosti sistema za izradu jednostavnih i sloenih proizvoda. U klasinom mjerenju vri se usporeivanje mjerene veliine X sa usvojenom jedinicom mjere (etalonom) Xm, slika 2.23.Usvojena jedinica mjere Xm Ulaz Mjerena veliina X Izlaz Rezultat mjerenja B

Slika 2.24. Proces mjerenja Mjerena veliina je B puta manja ili vea od usvojene jedinice (standarda) Xm. X = B Xm gdje su:

40

Proizvodna mjerenja

B brojana (numerika) vrijednost mjerene veliine Xm usvojena jedinica. Proces mjerenja U procesu mjerenja neke veliine izuzetno je vano provoditi mjerenje prema odreenom redoslijedu. 1. Eksplicitno definiranje mjernog zadatka i mjerene veliine. Mjerenja dimenzija ili karakteristika povrina nekog mjernog komada tj. mjerni zadatak moraju biti tano definirani. 2. Definiranje jedinice u SI sistemu u kojoj e ce izraziti rezultati mjerenja Prema Meunarodnoj metarskoj konvenciji iz 1875. definirano je sedam osnovnih jedinica i izvedene jedinice od ega je osnovna jedinica u dimenzionalnim mjerenjima metar. 3. Kombinacija graninih uslova Ogranienja ili granini uslovi mogu biti i u praksi i jesu vrlo razliiti, kao karakteristike radnog komada (materijala, povrina mjerenog komada) ili uslovi pri kojima se vre mjerenja. Treba za svako konkretno mjerenje napraviti najbolju kombinaciju graninih uslova kako bi rezultati bili pouzdani. 4. Izbor mjernog sistema ili mjernog instrumenta Ako za mjerni zadatak postoji mjerni ureaj onda se taj koristi. Ukoliko ne postoji mjerni ureaj za planirana mjerenja tada treba definirati princip, metod i proceduru mjerenja a onda razviti mjerni sistem, kupiti ili konstruirati. 5. Kalibracija mjernog sistema ili instrumenta Kalibracija je komponenta sljedivosti prema osnovnoj jedinici i obezbjeuje tanost mjerenja. Prije svakog mjerenja provjeriti mjerno sredstvo, a esto se moe izvriti i kalibracija. 6. Vrenje mjerenja i odreivanje rezultata Prilikom mjerenja nekada je mogue vriti vie operacija mjerenja (radi ponovljivosti ili reproduciranja) zbog ega treba rezultate mjerenja registrirati. 7. Razmatranje uticaja na mjerenje Poznato je da nema mjerenja bez greke pa treba one greke koje je mogue ukloniti. Nakon toga odrediti mjernu nesigurnost mjerenja. 8. Odreivanje ukupnog rezultata mjerenja


41

Zajedno sa izmjerenom vrijednosti (srednja vrijednost mjerenja ili serije mjerenja), jedinicom i mjernom nesigurnou dobije se stvarni rezultat mjerenja 9. Ocjena rezultata mjerenja ukoliko je to potrebno. Mjerenje ukljuuje i ocjenu rezultata mjerenja. Proces mjerenja u opem sluaju je sloen proces, koji se provodi unutar i izvan proizvodnog procesa u toku i poslije izrade proizvoda. Mjerenje se mora provoditi prema redoslijedu koji ne treba da se zanemaruje i koji je dat u devet prethodno navedenih koraka. Radi toga se moe vremenski posmatrano proces mjerenja podijeliti u nekoliko faza, bez obzira o kojem proizvodnom mjerenju se radilo, da li o preciznim ili mjerenjima u fabrici. Mjerenje ima svoju tehnologiju i moe posmatrati kroz nekoliko neizostavnih koraka bez obzira na prethodno navedeni cijeli postupak. Faze svakog mjerenja su: 1. postavljanje zadataka i ciljeva mjerenja, 2. formiranje plana mjerena (plan eksperimenta), 3. izvrenje mjerenja, 4. obrada rezultata mjerenja. Mjerenjem se ukazuje na stanje tehnolokog procesa, proizvodnog i drugih sistema u cjelini. Postoje etiri osnovne faze u mjerenju. Sve aktivnosti mjerenja mogu se smjestiti u te etiri faze. Svako mjerenje je posao koji treba ozbiljno planirati, izvriti planirane aktivnosti, a zatim struno obraditi rezultate mjerenja zavisno od toga kakva su mjerenja vrena, koliko je mjerenja vreno, sa kojim ciljem su vrena, koji parametri su mjereni i sl. Prvu fazu mjerenja opisuje skup parametara kao to su: mjerena veliina (ta se mjeri, prenik, visina, dubina), greka mjerenja, interval povjerenja u kome e se nalaziti vrijednost izmjerene veliine, vjerovatnoa da se vrijednost izmjerene veliine nae u intervalu povjerenja, vrijeme kada e zapoeti mjerenje, vrijeme kada e se zavriti mjerenje, vremenski interval u kome je vreno mjerenje itd. U drugoj fazi mjerenja pravi se plan mjerenja koji obuhvata tip i strukturu, interval moguih vrijednosti mjerene veliine, karakter njene promjene u vremenu, broj mjerenja i sl. Realizacija plana zacrtanih mjerenja obuhvata uslove i kriterije za postavljena mjerenja, mjernu opremu, tip mjernog signala. etvrta faza mjerenja je obrada i analiza podataka dobivenih mjerenjem. Prave se zakljuci da li je mjerenje provedeno na odgovarajui nain i da li su rezultati mjerenja, greke mjerenja i vjerovatnoe ukljueni u intervale pouzdanosti.

42

Proizvodna mjerenja

Ukoliko se mjerenje ne vri na klasian nain nego se koriste mjerni pretvarai razliitih vrsta onda se mjerenje svodi na proces generiranja i pretvaranja mjernih informacija - signala koji se dobiju mjerenjem. Mjerena veliina prikazana je rezultatom mjerenja na indikatorskoj jedinici ili su rezultati, to je najei sluaj pohranjeni u memoriji kompjutera. Uz pomo odgovarajueg software-a podaci mjerenja, u vidu dobivenih signala se obrauju na osnovu odgovarajueg algoritma za date namjene. Postulati mjerenja Prije svakog mjerenja treba imati na umu univerzalne pristupe mjerenju koji su definirani u vidu tri postulata. Prvi postulat mjerenja glasi: Mjerena veliina mora biti jedinstveno definirana. Nije mogue izvriti mjerenja ukoliko se ne definira baza idealne geometrije koja je osnova za mjerenje u odnosu na koju e se vriti mjerenje i analizirati rezultati. Na slici 2.25, dat je primjer kako se prvi postulat primjenjuje u proizvodnim mjerenjima. Tano se odredi ta je referentna povrina u odnosu na koju se vri mjerenje duine.

Slika 2.25. Prvi postulat mjerenja (Razliite definicije mjerene veliine razmaka izmeu dvije paralelne ploe) a: Definicija na bazi idealne geometrije radnog komada, b do g: Mogue definicije na realnom komadu Drugi postulat mjerenja glasi: Referenca ili mjerna jedinica moraju biti fiksne ili definirane konvencijom. Za svako mjerenje treba da se zna u kojim jedinicama se izraava mjerni rezultat odnosno koja se mjerna jedinica koristi. Mjerna jedinica mora biti tano uzeta bez obzira o kom se mjernom sistemu radi, npr. metrikom ili anglosaksonskom.


43

Slika 2.26. Drugi postulat mjerenja Trei postulat mjerenja glasi: Mjerna tehnika mora biti jedinstveno usvojena sa svim uslovima i uticajima.

Slika 2.27. Trei postulat mjerenja Koritenje mjerne tehnike zavisno od mjerenja koje se vri je slobodan izbor i mogunost korisnika ili zahtjev kupca. Uslovi koji se pri tom moraju potovati su mogunosti i dosljedna primjena svih karakteristika izabrane mjerna opreme. Princip rada mjernih ureaja - princip mjerenja Princip mjerenja u dimenzionalnoj metrologiji se zasniva na poznatom fizikom efektu (termoelektrini, fotoelektrini, piezoelektrini, pneumatski, hidrauliki i sl.). Mjerna sredstva kojima se vre mjerenja u proizvodnji se izrauju da rade na odreenom fizikom principu koji postaje princip mjerenja. Takva mjerna sredstva su laser, elektrootporna mjerna traka itd).

44

Proizvodna mjerenja

Prema principu kao i sva druga mjerenja fizikih veliina i za mjerenja u proizvodnji mogu se koristiti mjerni sistemi, ureaji i sredstva iji se rad zasniva na slijedeim principima: mehanikom, optikom, optoelektrinom, elektrinom, piezoelektrinom, fotoelektrinom, pneumatskom.

Primjeri rada takvih sredstava prikazani su na slici 2.28.

Slika 2.28. Mehaniki, pneumatski i optiki principi mjerenja


45

Ostale podjele proizvodnih mjerenja Proizvodna mjerenja se mogu razvrstati na : klasina mjerenja u proizvodnji, mjerenje na bazi mjernih pretvaraa, trokoordinatne mjerne maine (mjerno informacioni sistemi).

Klasina mjerenja obuhvataju postupke uporeivanja mjerne veliine sa istorodnom poznatom veliinom. Na slici 2.29. prikazana je ema podjele mjerenja po razliitim kriterijima.

Slika 2.29. Podjela mjerenja Najee se u tehnikoj praksi koriste metode mjerenja kod kojih se mjerenje izvodi pomou instrumenata koji rade na bazi mjernih pretvaraa (senzora). Mjerni instrumenti su samo dio strukturnog sistema lanova meusobno povezanih u mjerni lanac. U principu mjerenje ovom metodom je postupak generiranja i pretvaranja informacija o mjernoj veliini. Ovako dobivene informacije mogu se registrovati ili mogu biti ulazne veliine za upravljanje procesima. Koordinatne mjerene maine su mjerno informacioni sistemi i predstavljaju najsavremeniji oblik mjerenja. Prednosti koordinatnih mjernih maina su viestruke i o njima e biti rijei u posebnom poglavlju. Svaka od ovih metoda moe imati dva naina registracije izmjene veliine i to : analogni, digitalni.

46

Proizvodna mjerenja

Slika 2.30. Analogne i digitalne metode mjerenja Kod analognih metoda koristi se princip skretanja, a kod digitalnih princip odbrojavanja Metode mjerenja mogu biti: apsolutne i relativne

Apsolutne metode omoguavaju direktno oitavanje rezultata mjerenja na indikatoru ili registracionom lanu, npr. mjerenja pominim mjerilom, mikrometrima i sl., slika 2.31.

Slika 2.31. Apsolutna i relativna mjerenja


47

Relativna (uporedna) metoda mjerenja zasniva se na poreenju mjerene veliine sa posebno izraenim uzorkom ili etalonom. Na slici 2.31 je prikazano poreenje sa graninim paralelnim mjerkama. Vrijednost izmjerene veliine izraava se na osnovu poznatih dimenzija uzorka (npr. sloga graninih mjerki) i odstupanja relativne dimenzije ija se vrijednost oitava na mjernom sredstvu koje se koristi za mjerenje (poreenje). Metodi kontrole mogu biti: diferencijalni (elementarni) i kompleksni (integralni).

Diferencijalni metodi kontrole omoguavaju da se utvrdi koji su to uzorci zbog kojih je mjereni objekat van granica odstupanja. Diferencijalni metodi kontrole su dobri da se izvri kontrola parametara mjerenog objekta sloene konfiguracije. Kontrola se moe izvoditi kontrolom svakog parametra posebno. Ovaj vid kontrole se moe vriti po odreenom redoslijedu kod proizvoda sloene konfiguracije npr. oljebljenih vratila. Vri se kontrola unutranjeg i spoljanjeg prenika, zatim irina i visina lijeba, slika 2.32.

Slika 2.32. Diferencijalni metod kontrole

Slika 2.33. Kompleksni metod

48

Proizvodna mjerenja

Kompleksni metod se koristi za kontrolu gotovih proizvoda sloene izrade. Parametri se kontroliraju istovremeno. Uglavnom se postupak svodi na razmatranje kontroliranih komada na dobre i loe - kart. Pri tome se loi komadi razvrstavaju na one koji se mogu doraditi i one koji se odbacuju jer se ne mogu popraviti naknadnom doradom. Ovaj metod se koristi u zavrnoj kontroli u proizvodnom procesu, slika 2.33. Prema koritenoj mjernoj opremi metode mjerenja i kontrole se mogu podijeliti i na: kontaktne (taktilne) i bezkontaktne.

Kontaktne metode koriste instrumente iji mjerni pipak dodiruje mjereni ili kontrolirani objekat u toku mjerenja ili kontrole. Na slici 2.34 prikazan je komparator sa kontaktnim pipkom.

Slika 2.34. Mjerno sredstvo za kontaktnu kontrolu Bezkontaktnim metodama se vri mjerenje ili kontrola objekata ili parametara bez fizikog dodira sa njima. Ove metode su npr. optike metode mjerenja i kontrole. Nulti metod, kako mu i samo ime kae, svodi se na dovoenje razlike izmeu mjerene i referentne vrijednosti na nulu i uspostavljanje ravnotee. Ovaj metod se koristi za vaganje kod razliitih vrsta vaga, slika 2.35, ili kod mjerenja elektropretvarakim mjernim trakama gdje se koristi elektrini most. Kompenzacioni metod je kombinacija nultog metoda i metoda skretanja. Prvo se mjeri mjerni pribor podesi na nulu uz pomo nekog etalona npr. graninih paralelni mjerki. Na njemu je kao nulta vrijednost registrirana referentna vrijednost. Zatim se uporedi sa referentnim objektom. Tada kazaljka mjernog instrumenta skrene i pokae koliko je odstupanje od referentne vrijednosti. Zbir


49

te dvije vrijednosti; referentne i nakon toga zabiljeene vrijednosti, predstavlja izmjerenu vrijednost parametra, slika 2.36.

Slika 2.35. Nulti metod i elektrini most

1 ulazna mlaznica 2 indikator 3 konusna igla 4 izlazna mlaznica 5 kompenzaciona komora 6 membrana 7 mjerna mlaznica 8 kontrolisani objekat 9 mjerna komora 10 ulazna mlaznica Slika 2.36. Kompenzacioni metod mjerenja Koritenjem mjerne tehnike mogu se vriti mjerenja i dobiti rezultati na neki od sljedeih naina: direktno, indirektno, grupno i centralizovano (kompleksno)

Najjednostavnija mjerenja sa aspekta dobijanja rezultata su direktna mjerenja. Vrijednost mjerne veliine se direktno oitava iz rezultata mjerenja. Mjerna veliina se uporeuje sa mjerom pomou mjernog ureaja, graduisanog u

50

Proizvodna mjerenja

odgovarajuim jedinicama, npr. mjerenje duine je uporeivanje sa mjernim ureajem koji ima skalu u metrima i manjim jedinicama. Kod indirektnog mjerenja mjerna veliina se dobiva se posredno iz poznatih relacija koje povezuju izmjerene i traene veliine. Na primjer, mjeri se duina stranice kvadra i na osnovu nje izrauna zapremina kvadra. Ova mjerenja vre se u sluaju kada je jednostavnije, bre i jeftinije doi do rezultata mjerenja, ali i u sluaju kada se direktnim mjerenjem dobiju rezultati manje tanosti.

Slika 2.37. Indirektno mjerenje Grupna mjerenja se provode tako to se istovremeno vri direktno mjerenje vie istorodnih veliina. Traene veliine dobiju se rjeavanjem sistema jednaina. Kompleksna mjerenja se provode tako sto se istovremeno vri mjerenje vie nejednorodnih veliina. Kod ovih mjerenja treba uspostaviti vezu izmeu mjernih veliina. S obzirom na tanost rezultata, mjerenja mogu biti : maksimalne tanosti, u cilju provjere i kontrole, tehnika mjerenja.


51

U prvu grupu se ubrajaju etalonska mjerenja, iji rezultati daju vrijednosti najvee tanosti s obzirom na postojei nivo tehnike. Ova mjerenja se koriste za dobivanje odgovarajuih jedinica fizikih veliina i konstanti. Mjerenja iji je cilj kontrola imaju greke koje se kreu u zadanim granicama. Ova vrsta mjerenja se provodi u laboratorijama, a slui za uvoenje standarda i provjeru mjerne tehnike u proizvodnim mjernim laboratorijama i pogonima Tehnika mjerenja koja se vre u proizvodnim i pogonskim uslovima imaju greku. Veliina i vrsta greke zavisi od koritene mjerne opreme i metode mjerenja. To su mjerenja koja se vre u cilju kontrole i dijagnostike stanja sistema. Ova vrsta mjerenja najee se koristi u proizvodnji i obuhvata razliite vrste mjerenja zavisno od toga o kakvom se tehnikom sistemu radi. U zavisnosti od procesa koji se odvija mjerenja mogu biti : predprocesna, procesna i postprocesna

Predprocesna mjerenja vre se prije procesa, npr. obrada u metalopreraivakoj industriji. Obuhvataju niz mjernih i kontrolnih radnji, a cilj im je kontrola i zatita. Kontrola podrazumijeva otklanjanje loih komada. Zatita u predprocesnim mjerenjima podrazumijeva zatitu maina, pribora i alata od oteenja koja mogu nastupiti uslijed obrade neodgovarajuih komada. Procesna mjerenja se obavljaju u toku odvijanja procesa, postprocesna nakon zavretka procesa (kontrola serije, klasiranje proizvoda, itd. ). Prema uticaju rezultata na proces mjerenja mogu biti : aktivna i pasivna.

Aktivna mjerenja se vre s ciljem upravljanja i regulisanja procesa. Aktivni mjerni sistemi su funkcionalno povezani preko specijalnih upravljakih jedinica sa izvrnim organima mijenjajui parametar npr. reima obrade, odmicanje i primicanje alata. Osim toga aktivni mjerni sistemi mogu da vre kompenzaciju greke obrade kao i korekciju dimenzija na osnovu rezultata mjerenja ili statistike ocjene izmjerenih vrijednosti iz serije. Cilj pasivnih mjerenja je dobivanje informacije o izmjerenoj veliini kako bi se izvrila selekcija loih komada kada se mjerenja provode u proizvodnim procesima.

Documents

Osnove proizvodnih merenja