Tecnica di misurazione

Con la precisione necessaria…

è il requisito che i nostri clienti richiedono al nostro processo di produzione. Un requisito che deve essere verificato e controllato nella sala metrologica misurando lunghezze, angoli, forma e superfici, ovvero misurando la geometria dei pezzi fusi. Soprattutto nell’ambito del campionamento iniziale, che riunisce per la prima volta nel processo di sviluppo del prodotto le esigenze dei clienti, le idee di progettazione e il risultato della produzione, vengono fornite informazioni sulla qualità dei nostri prodotti e processi sotto forma di dati di misurazione e collaudo, che costituiscono la base del nostro lavoro quotidiano sulla qualità.

Con il volgere del millennio e il passaggio ormai quasi totale ai set di dati 3D, si è assistito a un cambiamento radicale nella tecnologia utilizzata, ma anche nei dati di riferimento e nella valutazione dei risultati. Da oltre 200 anni, i progetti più datati si basano su disegni in cui sono indicati i dati più importanti, come ad esempio la lunghezza totale, lo spessore delle pareti in singoli punti, il diametro di un’apertura e la posizione centrale dell’apertura rispetto a un bordo di riferimento.

I valori misurati venivano determinati direttamente mediante calibro, calibro radiale, tracciatura e righello di misurazione, inseriti in tabelle e poi confrontati misura per misura con le tolleranze consentite dalla norma. Questa tecnica piuttosto complessa porta, anche in un contesto di contenimento dei costi, a limitare le misure da verificare all’essenziale. Molte aree rimangono senza quote per evitare misurazioni superflue. L’indicazione “tutti i raggi non quotati > 5 mm”, che soddisfa i requisiti e le possibilità del processo di produzione della fusione in sabbia di ferro, o l’indicazione degli spessori minimi delle pareti e delle sezioni minime per gli spessori delle flange senza limiti massimi espliciti facilitano la collaborazione a lungo termine tra la fonderia e il cliente.

Tecnologia di misurazione 3D

Questo è cambiato con il “bel mondo perfetto del CAD 3D”. Il sistema richiede la quotatura di ogni minimo dettaglio, indipendentemente dal fatto che sia rilevante per la funzione del componente o meno. Di conseguenza, sono necessarie verifiche dimensionali che aumentano soprattutto il lavoro e i costi, sia per il fonditore che per il produttore e il cliente finale. Ciò significa che una misurazione ragionevole e limitata, eventualmente integrata da rappresentazioni 2D che completano il set di dati 3D, ha rappresentato una nuova sfida per il progettista. La valutazione moderata delle rappresentazioni 3D più colorate dei valori misurati introduce una dimensione nuova e finora sconosciuta.

Lo stato dell’arte attuale è rappresentato dalla tecnologia di misurazione a coordinate (tattile o ottica (laser)). Senza di essa, sarebbe difficile verificare il rispetto delle tolleranze dei componenti, che tendono a diventare sempre più piccole. Ulteriori vantaggi sono la possibilità di automatizzare completamente un processo di controllo con elevata ripetibilità, dalla registrazione dei valori misurati alla successiva valutazione fino alla trasmissione dei dati di controllo a un sistema CAQ di livello superiore.

Il principio di misurazione

Il principio di misurazione è fondamentalmente diverso dai metodi di misurazione diretti convenzionali, come ad esempio un calibro a corsoio o un tracciatore di altezza. La forma di un pezzo viene descritta mediante elementi geometrici sostitutivi (ad es. cerchio, linea retta) che vengono adattati a punti di misurazione tridimensionali precedentemente determinati sulla superficie del componente. Ad esempio, per determinare la caratteristica di prova “diametro esterno” di un pezzo rotondo, la macchina registra un numero di punti dell’oggetto distribuiti uniformemente sulla circonferenza del componente. Da questi valori misurati, un software di valutazione calcola quindi l’elemento di forma sostitutivo “cerchio”. Il risultato della misurazione corrispondente è quindi il diametro di questo cerchio.

Coordinate superficiali 3D

La digitalizzazione rappresenta il primo e allo stesso tempo il più importante passo nella verifica dei componenti mediante la tecnologia di misurazione ottica 3D. In questo contesto, con il termine digitalizzazione si intende un processo per la descrizione di oggetti di misurazione tramite coordinate di superficie 3D nello spazio. Per poter rilevare con sufficiente precisione anche forme complesse, è necessario registrare il maggior numero possibile di punti dell’oggetto a breve distanza l’uno dall’altro. La descrizione tridimensionale di una superficie tramite molti punti, in alcuni casi fino a diversi milioni, viene quindi chiamata anche nuvola di punti. Maggiore è la densità dei punti, più fedele sarà la riproduzione della superficie di un corpo.

Sistema di misurazione ottica 3D

Dal punto di vista concettuale, la tecnica di misurazione classica delle coordinate differisce solo in misura insignificante da un sistema di misurazione ottico 3D. Entrambi i metodi si basano su punti dell’oggetto definiti in un sistema di coordinate tridimensionale per il calcolo delle dimensioni e la determinazione della forma. Tuttavia, il tipo di rilevamento dei punti dell’oggetto, il numero di punti dell’oggetto e le possibilità di valutazione e rappresentazione dei risultati di misurazione sono notevolmente diversi.

Set di dati 3D

Alla fine, il computer crea un set di dati 3D dalla nuvola di punti misurati, che viene confrontato con il set di dati di base della progettazione. Le deviazioni vengono contrassegnate con colori diversi. La suddetta distinzione tra “importante” e “non importante”, familiare a chiunque utilizzi un calibro, spesso non viene effettuata e può comportare modifiche del tutto inutili, ritardi e avvii di produzione posticipati. Questa valutazione, che può variare da settore a settore, tra un alloggiamento della turbina in Ni-Resist e una cerniera della capote in EN-GJS-400-15, e persino tra componenti identici realizzati con materiali diversi, è diventata un compito aggiuntivo per la garanzia della qualità.