Jak się rozwija Narodowa Sieć Metrologii Współrzędnościowej

Z artykułu dowiesz się:

• jak rozwija się Narodowa Sieć Metrologii Współrzędnościowej;
• jakie możliwości metrologiczne ma Polska;
• jak zmienia się współczesna metrologia.

W numerze marcowo-kwietniowym czasopisma „STAL Metale & Nowe Technologie” w roku 2021 opisywaliśmy koncepcję i początki tworzenia Narodowej Sieci Metrologii Współrzędnościowej NSMET w ramach Polskiej Mapy Infrastruktury Badawczej [1]. Trzy lata później warto zaprezentować efekty, jakie udało się osiągnąć, i przedstawić plany na przyszłość. Koncepcja przeszła pewną ewolucję, a uwarunkowania zewnętrzne wymusiły zmiany w zakresie lokalizacji wyposażenia, niemniej konsorcjum i zakres badawczy projektu nie uległy zmianie. Zakończono część inwestycyjną i zespoły rozpoczęły realizację agendy badawczej.

Czytaj też >> Konkurencyjność firm. Są nowe badania.

Rozwój metrologii długości i kąta

Od szeregu już lat metrologia długości i kąta przeżywa intensywny rozwój związany z koniecznością szybszej, dokładniejszej i bardziej wydajnej realizacji procesów pomiarowych, powodowanej rosnącymi wymaganiami płynącymi ze strony różnych gałęzi przemysłu [2]. Proste przyrządy pomiarowe zastępowane są przez systemy pomiarowe o zdecydowanie większym stopniu złożoności, które w wielu aspektach dokładnościowych pozwalają się uniezależnić od wpływu użytkownika. Jest to możliwe dzięki współrzędnościowej technice pomiarowej. Technika ta ponadto daje przyczynek do dalszego zastępowania rąk ludzkich przez automaty i urządzenia zmechanizowane, a także roboty przemysłowe.

Wspomniane systemy funkcjonują na zasadzie zbierania wartości współrzędnych punktów pomiarowych, na podstawie których obliczają cechy geometryczne, a nie na wartościach konkretnych cech uzyskiwanych bezpośrednio z przyrządu pomiarowego. Każdy mierzony przedmiot znajduje się w odpowiednio zdefiniowanym układzie współrzędnych, umożliwiającym jednoznaczne określanie pozycji przestrzennych pojedynczych punktów [3]. Na ich podstawie wyznaczane są następnie wszystkie elementy geometrii regularnej. Jako podstawowe elementy geometryczne przyjmuje się: punkt, prostą, płaszczyznę, okrąg, kulę, walec i stożek. Samo obliczanie podstawowych figur geometrycznych, wchodzących w skład mierzonego przedmiotu, jest w większości przypadków niewystarczające. Potrzebne są także informacje o wzajemnych relacjach między nimi, reprezentowane przez takie parametry jak np. odległości czy położenie kątowe.

Rozwój przemysłu dzięki współrzędnościowej technice pomiarowej

Zainteresowanie współrzędnościową techniką pomiarową spowodowało więc dynamiczny rozwój przemysłu. Ułatwiło produkowanie elementów o coraz bardziej skomplikowanej geometrii i zwiększonych wymaganiach jakościowych, przy jednoczesnym zachowaniu niskich kosztów wytwarzania. Kluczowym aspektem było to, iż technologia ta umożliwia dostarczanie dużej ilości informacji o geometrii elementów przy zapewnieniu odpowiednio krótkiego czasu pomiaru i wymaganych parametrach dokładnościowych. Dodatkowym atutem stała się również możliwość automatyzacji procesu pomiaru oraz integracja z systemami CAD/CAM, w tym także pomiar powierzchni swobodnych [4] i ich ocena względem modelu cyfrowego. Umożliwiło to dynamiczny rozwój współrzędnościowej techniki pomiarowej polegającej w tej chwili zarówno na pomiarach stykowych, jak i optycznych. Skracają one czas zbierania dużej ilości informacji o produkcie.

Tak określona współrzędnościowa technika pomiarowa odnosi się do pomiarów cech geometrycznych. W związku z tym odnosi się do dużej skali (makro). Ale metrologia współrzędnościowa długości i kąta funkcjonuje również w innych skalach, czyli w małej (nano i mikro). Dotyczy ona nierówności powierzchni i pośredniej (mezo), która obejmuje region, kiedy nierówności zaczynają przekształcać się w elementy geometryczne, a wymiary (lub odchyłki) stają się na tyle małe, iż wkraczają w obszar tradycyjnie rozumiany jako chropowatość. Granice pomiędzy skalami są naturalnie płynne.