Richtlinien für die Systemleistung verstehen
April 26, 2021 | Dirk Steiner
Der Goldstandard für 3D-Messgeräte ist die DIN EN ISO 10360 Geometrische Produktspezifikation (GPS). Sie wurde entwickelt, um den Vergleich verschiedener Geräte zu erleichtern und ein klares Verständnis dafür zu schaffen, wann ein System innerhalb der Spezifikation liegt und wann nicht.
Der Goldstandard für 3D-Messgeräte ist die Geometrische Produktspezifikation (GPS) nach DIN EN ISO 10360. Sie wurde entwickelt, um den Vergleich verschiedener Geräte zu erleichtern und ein klares Verständnis dafür zu schaffen, wann ein System innerhalb der Spezifikation liegt und wann nicht. Unter dem Dach der VDI/VDE gibt es zwei Normenreihen, die für CT-Systeme gelten:
- VDI/VDE 2617 Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten
- VDI/VDE 2630 Computertomographie in der dimensionellen Messung
Diese übergreifenden Normen bieten den Leitfaden für die Anwendung der DIN EN ISO 10360 für Koordinatenmessgeräte mit CT-Sensoren.
VDI/VDE 2630 Blatt 1.3 enthält drei Richtlinien:
1. Grundlagen: Definitionen von Merkmalen (Antast-, Längenmess-, Größen- und Formfehler) und Grenzwerten
2. Die Abnahmeprüfung: Wie wird festgestellt, dass ein CT-System die Grenzwerte der Merkmale einhält?
3. Die Überwachung: Langfristige Einhaltung der Merkmale
The standard recommends the use of spheres or spherical caps made of a “suitable material”. A common material is ruby since high-quality ruby spheres are commercially available and are thermally stable. The spheres by themselves allow for determining probing error form and size. The results are compared to the manufacturer’s limits and a compliance report can be created.
A common way to decide if the process is suitable for the application is to compare the tolerance and uncertainty. Here is a list of common standards used in the industry:
-VDI/VDE 2630 Computed tomography in dimensional measurement, Part 2.1
-Germany: VDA 5
-USA: Measurement Systems Analysis (MSA, guide: ASTM E2782)
-Gage repeatability and reproducibility (GR&R, standard practice: ASTM E177)
-Company specific standards (mostly based on MSA: e.g. GM EMS, Ford EU 1880)
Abb. 1: Prüfkörper Rubinkugelwald
Teil 2.1 der VDI/VDE 2630 wurde für Anwender von industriellen CT-Systemen entwickelt. Teil 1.3 wurde geschrieben, damit Käufer und Verkäufer sich darüber einigen können, wann und wie ein CT-System die spezifizierten Eigenschaften erfüllt. Die angegebenen Fehlergrenzen (maximal zulässige Fehler) haben nichts mit einer bestimmten Anwendung zu tun.
An dieser Stelle kommt Teil 2.1 ins Spiel. Es dient zwei Zwecken:
1. Zur Bestimmung der Messunsicherheit bestimmter Merkmale
2. Dem Benutzer eine Entscheidungshilfe zu geben, ob das Verfahren für die geforderte Toleranz dieses Merkmals geeignet ist
Es basiert auf GUM und ist rückführbar. Der Kern der Bestimmung ist diese Formel für die erweiterte Messunsicherheit.
Abb.2: Gleichung für die Messunsicherheit
U: Erweitertes Maß der Messunsicherheit
k: Erweiterungsfaktor (2 für 95%)
ucal: Unsicherheit der Kalibriermessung
up: Standardunsicherheit des Prozesses
uw: Unsicherheit des Werkstücks
b: systematische Abweichung
Um die Gleichung zu lösen, müssen mehrere Messungen durchgeführt werden. Die Norm schlägt vor, eine Probe mit einer genaueren Methode zu kalibrieren, die normalerweise in einem zertifizierten Labor mit einem hochgenauen KMG durchgeführt wird. Das zertifizierte Labor liefert die Unsicherheit der Messung (ucal).
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