A felbontás egyrészt az a legkisebb lépés, amelyet a koordinátamérő gép (KMG) és az alkalmazott szenzor meg tud különböztetni (méréstechnikai felbontás vagy más néven pozíciófelbontás). A pontosság másrészt úgy is definiálható, mint a legkisebb mérhető jellemző (szerkezeti, másként térbeli felbontás). A felbontás határozza meg például a mérési eredmények megismételhetőségét is.

A különböző koordinátamérő gépek összehasonlíthatósága érdekében szabványok és irányelvek kerültek kialakításra azon paraméterek definiálásához, amelyek meghatározzák az ideális környezeti feltételek, a munkadarab és a felhasználási körülmények között jelentkező mérési bizonytalanság nagyságát. Ezt a nemzetközi ISO 10360 szabványsorozat és a VDI/VDE 2617 irányelvsorozat szabályozza. Ezek az előírások alapvetően két jellemző paramétert vezetnek be a koordinátamérő gépekre és ellenőrzési módszereikre: a tapintási hibát és a hosszmérési hibát. A két jellemző kalibrált etalonokkal állapítható meg, ami összehasonlíthatóságot garantál a nemzetközileg elismert értékekkel (visszavezethetőség). A jellemzők tipikus értékei néhány mikron körül alakulnak, de nagy pontosságú gépeknél ennél jóval kisebbek is lehetnek.

Mérési bizonytalanság és a mérési eljárás képességei

A mérési bizonytalanságért sokféle befolyásoló tényező felelős minden mérés esetén. Gazdasági megfontolásokból (a mérési eljárás képességei miatt) ez a bizonytalanság nem lehet nagyobb a mérendő jellemző tűrésének megközelítően tizedénél. Ezzel lecsökkenthető a tűréstartományba eső, mégis selejtnek minősítendő munkadarabok száma. A pontatlan mérés gazdasági következményei egyértelműek, hiszen minden gyártó az ügyféllel megkötött szerződésben szereplő tűrésekre és a saját vizsgálóberendezéseinek mérési pontatlanságára alapozza a gyártását.

A gyártási tűrések csak rendkívül nagy többletköltséggel szigoríthatók, így a mérési bizonytalanság minimalizálása gazdasági szempontból előnyös megoldást jelent.

A mérési bizonytalanságot befolyásoló tényezők

A nagyszámú befolyásoló tényező első közelítésben a mérendő jellemző tulajdonságai, a munkadarab tulajdonságai, a koordinátamérő gép tulajdonságai, valamint a gépkezelő és a környezeti feltételek jelentette hatások közé sorolható. A munkadarab tulajdonságaihoz tartozik a mérendő jellemző típusa (élek, furatok stb.). Egy körszegmens rádiuszának mérése például általában kevésbé pontos, mint egy teljes köré. Más jellemzők a használt szenzortól függően gyakorolhatnak hatást a mérésre. Optikai szenzoroknál ilyen a fényvisszaverő képesség, amely a munkadarab felületének egyik jellemzője, és egyebek mellett az érdesség és a szín befolyásolja. Tapintós méréseknél az érintkezési erők miatti munkadarab-deformáció, illetve alakhibák vizsgálata esetén a kis mérésipont-sűrűség befolyásolhatja az eredményt. A felhasználó a legalkalmasabb mérési stratégia és optimális szenzorok választásával csökkentheti ezen tényezők hatását.

A szenzorok alapvetően tapintós, optikai és röntgentomográfiás kivitelűek lehetnek. Az elérhető legkisebb mérési bizonytalanságot a szenzor tulajdonságai és a KMG pontossága (géptengelyek, geometriai eltérések) befolyásolják. Tapintós szenzoroknál a bizonytalanság a mérőfej gömbjének alakjától, az alkalmazott korrekciós módszertől és a mérőfej szárát elhajlító érintkezési erőtől függ. Optikai szenzoroknál a nagyítás és a megvilágítás a két kritikus tényező. Röntgentomográfiás szenzorok esetén a mérési bizonytalanságot elsősorban a fókuszfolt (áramerősségtől, feszültségtől és röntgencsőtípustól függő) mérete és a detektor felbontása befolyásolja.

A hőmérséklet kritikus környezeti feltétel

Ha a környezeti hőmérséklet eltér a szabványos 20 °C-tól (ISO 1:2002), a munkadarab és a gép mérőskáláiban jelentkező hosszváltozások kedvezőtlenül befolyásolhatják a mérési eredményeket. Hőmérséklet-korrekció nélküli gépeken már 23 °C-nál is akár 300 µm-es eltérés jelentkezhet a mért hossz egy méterén, műanyag munkadarabok esetében. Ilyen eltéréssel abban a ritka esetben nem kell számolnunk, ha a munkadarab és a mérőgép hőtágulási jellemzői megegyeznek.

Hogy pontos ellenőrző méréseket lehessen végezni a műhelyben, a KMG hőmérsékleti korrekciója szükséges. Ennek keretében a munkadarab és a gépen található skálák mért hőmérsékletét használjuk a hosszmérés eredményeinek korrigálására. A módszer használhatóságát a hőmérsékletmérés pontossága és a hőtágulási együtthatók ismerete korlátozza. Gyakorlati szempontból a legjobb megoldás az, ha egy nagy pontosságú hőmérsékletmérő készülékek mérése (0,1–0,5 K eltérésnél) és a munkadarab táblázatokból kikereshető hőtágulási együtthatója (maximum 10 százalékos eltérésnél) alapján alkalmazunk korrekciót. A hőtágulási együtthatót csak különösen nagy kihívást jelentő mérési követelmények esetén éri meg közvetlenül a munkadarabon meghatározni (0,1 százalék körüli eltérésnél).

A hőmérséklet hatása néhány egyszerű, de annál hatékonyabb intézkedéssel szintén csökkenthető: kerüljük a huzatot és a közvetlen napsugárzást, helyezzük fülkébe a mérőgépet, hőszigeteljük a mérőlabort, üzemeltessük napi 24 órában a KMG elektromos berendezését, és helyezzük hőforrásoktól és falaktól minél messzebbre a KMG-t!

A mérési bizonytalanság meghatározása

A mérési bizonytalanság többféle módszerrel is meghatározható. A VDI/VDE 2617 szabvány 11. részében kifejezetten koordinátaméréshez előkészített mérési bizonytalansági mérlegek csak egyetlen pont tapintós mérésére vonatkozóan állnak rendelkezésre, bizonyos feltételekkel. Tapintós szenzorok esetén a bizonytalanság értéke számítógépes szimulációkkal megbecsülhető a DIN EN ISO 15530 4. fejezete, illetve a VDI/VDE 2617 7. része alapján.

Optikai és röntgentomográfiás szenzoroknál egyelőre nincs ilyen lehetőség. A KMG-n végzett méréseknél jelentkező teljes bizonytalanság meghatározásának egyik bevált módszere kalibrált, valódi munkadarabok mérésén alapul. A módszer leírását a DIN EN ISO 15530 3. része, illetve több gyártó saját szabványa írja le (mérőgépek képességeinek elemzése). Ennél a módszernél különféle, de azonos típusú munkadarabokat kell több alkalommal lemérni, majd az eredményeket összevonva elemezni. Ilyen módon a környezet, a munkadarab és a gépkezelő (illetve a rögzítési és eltávolítási művelet) miatti hatások a mérőgép eltéréseivel együtt meghatározhatók. (Forrás: Werth Messtechnik GmbH)