TEMATYKA ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
Z METROLOGII TECHNICZNEJ
(Automatyka i Robotyka; sem. zim.)
rok akademicki 2020/2021
GRUPA LABORATORYJNA:
L01 CZWARTEK 11:00 – 12:30 L04 CZWARTEK 14:30 – 16:00
L02 PIĄTEK 14:30 – 16:00 L05 CZWARTEK 16:15 – 17:45
L03 CZWARTEK 12:45 – 14:15 L06 ŚRODA 16:15 – 17:45
WSZYSTKIE ZAJĘCIA ONLINE :sala zależna od osoby prowadzącej , PRZED SPOTKANIEM OBOWIĄZKOWO PRZYGOTOWANIE WSTĘPÓW TEORETYCZNYCH,
NA KAŻDYM SPOTKANIU: PIERWSZA CZĘŚĆ ZAJĘĆ REALIZACJA AKTUALNEGO ĆWICZENIA, DRUGA CZĘŚĆ ZALICZANIE POPRZEDNIEGO LABORATORIUM REALIZOWANEGO Z TYM SAMYM PROWADZĄCYM
MiBM UZUPEŁNIANIE BRAKÓW Z SEMESTRU 3 ( 15W + 15L)
OBOWIĄZKOWO REALIZACJA LABORATORIÓW NR 1, 2, 5, 6, 7, 8, OPT przed zajęciami (min 2-3 dni) kontakt z prowadzącym w celu uzyskania linku do zajęć
https://zoom.us/j/95983159655?pwd=RkF6Um4zNW1Rc3NyaEdBNnlreXk1dz09 link do zajęć BJuras
NR ZESPOŁU |
TERMIN ZAJĘĆ |
||||||||||||||
TYDZ. 1 (5-9.X) |
TYDZ. 2 (12-16.X) |
TYDZ. 3 (19-23.X) |
TYDZ. 4 (26-30.X) |
TYDZ. 5 (2-6.XI) |
TYDZ. 6 (9-13.XI) |
TYDZ. 7 (16-20.XI) |
TYDZ. 8 (23-27.XI) |
||||||||
NUMER ĆWICZENIA |
|||||||||||||||
I |
ZO |
S1 |
7 |
WMP |
|
OPT |
|
6 ZAL 7 |
|
1
|
|
WRP ZAL OPT |
|||
II |
ZO |
OPT |
8 |
7 |
WMP |
|
OPT |
|
6 ZAL 7 |
|
|
|
WRP ZAL OPT |
||
NR ZESPOŁU |
TERMIN ZAJĘĆ |
|||||||||||
TYDZ. 9 (30.XI-4.XII) |
TYDZ. 10 (7-11.XII) |
TYDZ. 11 (14-18.XII) |
TYDZ. 12 (4-8.I) |
TYDZ. 13 (11-15.I) |
TYDZ. 14 (18-22.I) |
TYDZ. 15 (25-29.I) |
||||||
NUMER ĆWICZENIA |
||||||||||||
I |
5 ZAL 1 |
8 ZAL WRP |
|
S2 ZAL 6 |
|
LT ZAL 5 |
|
SK3D ZAL 8
|
|
2 ZAL LT |
|
ZAL |
II |
5 ZAL 1 |
S1 ZAL WRP |
|
S2 ZAL 6 |
|
LT ZAL 5 |
|
SK3D ZAL8 |
|
2 ZAL LT |
|
ZAL |
Prowadzący:
dr inż. Barbara Juras – prowadzi ćwiczenia: S1, S2, 6, 7
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
https://zoom.us/j/95983159655?pwd=RkF6Um4zNW1Rc3NyaEdBNnlreXk1dz09 link do zajęć BJuras
dr inż. Robert Kupiec – prowadzi ćwiczenia: WRP, OPT, SK3D, 8
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
mgr inż. Maciej Gruza – prowadzi ćwiczenia: WMP, LT, 1, 5, 2
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
Ćwiczenie nr 1. Dokumentacja metrologiczna części maszyn i dobór narzędzi pomiarowych
Zagadnienia do opracowania:
1) Pojęcie optymalnej dokładności pomiaru
2) Kryteria doboru przyrządów pomiarowych
3) Klasyfikacja ogólna przyrządów do pomiaru długości
Ćwiczenie nr 2. Zastosowanie wysokościomierza cyfrowego do zadań pomiarowych 1D i 2D
Zagadnienia do opracowania:
1) Wzorce absolutne i przyrostowe (inkrementalne) stosowane we współczesnych przyrządach pomiarowych; rodzaje i zasada działania
2) Szkic objaśniający budowę wysokościomierza cyfrowego
3) Schemat przebiegu korekcji końcówki pomiarowej wysokościomierza
Ćwiczenie nr 3. Zastosowanie długościomierzy do pomiarów wymiarów i nadzorowania narzędzi pomiarowych
Zagadnienia do opracowania:
1) Postulat Abbe’go – błędy 1-ego i 2-ego rzędu
2) Schematy konstrukcyjne długościomierzy; poziomego i pionowego
3) Błędy podlegające kontroli w mikrometrach
4) Nadzorowanie narzędzi pomiarowych i jego cel
Ćwiczenie nr 4. Metody pomiarowe pośrednie
Zagadnienia do opracowania:
1) Szkice i wzory pomiarów pośrednich kąta klina, stożka zewn. i wewn oraz średnicy podziałowej gwintu
2) Obliczanie błędów przy pomiarach pośrednich, prawa propagacji błędów dla przypadku oddziaływań systematycznych oraz przypadkowych(losowych)
Ćwiczenie nr 5. Zastosowanie metod optycznych do pomiaru wielkości geometrycznych
Zagadnienia do opracowania:
1) Zasada działania mikroskopu (na bazie optyki geometrycznej)
2) Zasada działania kamery CCD
3) Zalety i wady metod optycznych pomiaru wielkości geometrycznych
Ćwiczenie nr 6. Identyfikacja makro- i mikrogeometrii powierzchni
Zagadnienia do opracowania:
1) Definicja chropowatości i falistości.
2) Parametry chropowatości (Ra, Rz, Rq, Sm ); szkic i wzory.
3) Definicja i metody pomiaru odchyłek okrągłości.
Ćwiczenie nr 7. Badanie charakterystyki czujnika pneumatycznego i pomiary z jego zastosowaniem
Zagadnienia do opracowania:
1) Budowa przyrządów czujnikowych, ich własności metrologiczne i technika pomiaru
2) Schemat czujnika pneumatycznego z manometrem wodnym typu Solex i objaśnienie zasady jego działania
Ćwiczenie nr 8. SPC - Statystyczne sterowanie procesem produkcji
Zagadnienia do opracowania:
3) Opis karty kontrolnej dla metody x-R
4) Definicje parametrów zdolności procesu: cp, cpk
5) Definicje pojęć: RUN, TREND, MIDDLE THIRD
Ćwiczenie nr 9. Badanie zdolności systemów pomiarowych metodą R&R
Zagadnienia do opracowania:
1) Definicje parametrów zdolności dla przyrządów i systemów pomiarowych
2) Podstawowe rodzaje metody R&R
Ćwiczenie nr 10. Kontrola odbiorcza metodą alternatywną
Zagadnienia do opracowania:
1) Definicje AQL i LQ
2) Klasyfikacja planów badań w metodach alternatywnych
Ćwiczenie nr 13. Sprawdzanie przyrządu pomiarowego – czujnika zegarowego
Zagadnienia do opracowania:
1) Schemat działania czujnika zegarowego.
2) Szkic mechanizmu zapewniającego stały nacisk w czujniku.
3) Parametry metrologiczne czujników.
Ćwiczenie WMP - Współrzędnościowa Maszyna Pomiarowa
Zagadnienia do opracowania:
1) Odmiany konstrukcyjne współrzędnościowych maszyn pomiarowych (WMP).
2) Rodzaje głowic stosowane w WMP.
3) Sposób kalibracji końcówki pomiarowej WMP przed pomiarem.
Ćwiczenie WRP - Współrzędnościowe Ramiona Pomiarowe
Zagadnienia do opracowania:
1) Budowa Współrzędnościowego Ramienia Pomiarowego (WRP).
2) Zasada działania WRP.
Ćwiczenie LT - Laserowe Systemy Nadążne typu LaserTracker
Zagadnienia do opracowania:
1) Budowa Laserowego Systemu Nadążnego typu LaserTracker (LT).
2) Zasada działania LT.
3) Obszary zastosowań Laserowych Systemów Nadążnych.
Ćwiczenie OPT - Bezstykowe pomiary współrzednościowe realizowane z zastosowaniem skanerów optycznych
Zagadnienia do opracowania:
1) Podział optycznych metod pomiarowych stosowanych w metrologii współrzędnościowej.
2) Zasada działania skanera wykorzystującego triangulację laserową.
Ćwiczenie SK3D - skanery 3D
Zagadnienia do opracowania:
1) Zasada działania skanerów 3D.
2) Budowa skanerów 3D.
Ćwiczenie OBR - Sprawdzanie obrabiarki pracą
Zagadnienia do opracowania:
1) Błędy geometryczne obrabiarek.
2) Klasyfikacja oraz krótka charakterystyka tolerancji stosowanych w specyfikacjach geometrii wyrobów.
Ćwiczenia S1 i S2 - Programowanie współrzędnościowych maszyn pomiarowych z zastosowaniem symulatora I++
Zagadnienia do opracowania (obowiązuje jeden wstęp do obu laboratoriów):
1) Cel definiowania lokalnego układu współrzędnych na części mierzonej.
2) Zadania oprogramowania metrologicznego.
TUZ - Termin Uzupełniający, możliwość odrobienia i/lub zaliczenia zaległych zajęć.
Zakres wymaganych wiadomości
do ćwiczeń laboratoryjnych
ćw.1
Rodzaje wymiarów. Klasy dokładności wykonania wymiarów. Tolerancje. Tolerancja konstrukcyjna i wykonawcza (zależności). Klasyfikacja narzędzi pomiarowych.
Podstawy racjonalnego doboru narzędzi pomiarowych - kryteria doboru. Optymalna dokładność pomiaru. Koszt pomiaru a dokładność pomiaru.
ćw. 2
Definicja jednostki długości. Rodzaje wzorców długości. Zasady działania wzorców przyros- towych (inkrementalnych). Konstrukcja wysokościomierza a postulat Abbe’go. Kalibracja końcówek pomiarowych wysokościomierza. Sposoby postępowania przy realizacji zadań pomiarowych 1D oraz 2D.
ćw. 3
Postulat Abbe’go ; błędy 1-ego i 2-ego rzędu (szkice i wzory). Odmiany konstrukcyjne długościomierzy. Mikroskopy odczytowe ze spiralą Archimedesa. Postępowanie przy pomiarach wymiarów zewnętrznych i wewnętrznych długościomierzem.
Zasada działania mikrometru. Odmiany konstrukcyjne mikrometrów. Źródła błędów przy po- miarach mikrometrami. Parametry kontrolowane w mikrometrach,
Nadzorowanie narzędzi pomiarowych. Cel i zakres nadzorowania.
Legalizacja narzędzi pomiarowych.
ćw.4
Pojęcie metody pomiarowej wg VIM. Klasyfikacja metod pomiarowych. Definicje metod wg PN. Pojęcie procedury pomiarowej wg VIM. Obliczanie błędów i niepewności przy pomiarach pośrednich (prawa propagacji błędów). Błędy systematyczne, przypadkowe i nadmierne wg VIM i PN. Metody pośrednie pomiaru kątów (zbieżności i pochylenia).
Pomiary pośrednie średnicy podziałowej gwintu. Liniał sinusowy i jego zastosowanie.
ćw. 5
Metody optyczne pomiarów i sprawdzeń. Zasada działania mikroskopu i projektora. Odmiany konstrukcyjne mikroskopów warsztatowych i ich podstawowe parametry metrologiczne. Rodzaje głowic stosowanych w mikroskopach. Powiększenia stosowane w mikroskopach warsztatowych: sposób ich zmiany. Metoda optyczno-dotykowa; zastosowanie nożyków pomiarowych. Zasada działania fotolinijki i kamery CCD. Wady układów optycznych: aberacja sferyczna i chromatyczna, astygmatyzm i dystorsja. Dokładność pomiarów optycznych (od czego jest uzależniona?).
ćw. 6
Struktura geometryczna powierzchni (SGP). Pojęcie chropowatości i falistości. Przyczyny powstawania chropowatości i falistości. Klasyfikacja parametrów chropowatości (trzy grupy parametrów). Filtracja profilu; filtry analogowe i cyfrowe (Gaussa) i ich charakterystyka. Linia średnia profilu i sposób jej wyznaczania. Dobór odcinka elementarnego i kierunku pomiaru. Metody i przyrządy do pomiaru chropowatości. Sposób oznaczania chropowatości i falistości na rysunkach technicznych. Klasyfikacja tolerancji geometrycznych (kształtu kierunku, położenia i bicia).
Opis metody odniesieniowej i bezodniesieniowej pomiaru okrągłości.
Ścisłe matematyczne sformułowanie kryterium Gaussa, Czebyszewa oraz elem. przylegającego. Wady i zalety poszczególnych kryteriów. Pomiary odchyłek walcowości. Filtracja danych pomiarowych.
ćw. 7
Definicja czujnika: ogólna i dla metrologii długości i kąta. Klasyfikacja czujników. Zasada działania czujników mechanicznych, pneumatycznych, elektronicznych. Podstawowe parametry metrologiczne czujników (zakres, czułość, próg pobudliwości, działka elementarna/rozdzielczość, histereza, naciski pomiarowe itd.). Pojęcie dokładności przyrządów pomiarowych. Charakterystyka statyczna. Błąd liniowości. Zalety i wady pomiarów pneumatycznych.
ćw. 8
Idea kontroli statystycznej. Karty kontrolne Shewharta. Typy kart kontrolnych (przy liczbowej ocenie właściwości). Karty kontrolne przy alternatywnej ocenie właściwości. Zasady pobierania próbek. Charakterystyka przebiegów regulacyjnych na karcie kontrolnej; RUN (passa), TREND (tendencja), MIDDLE THIRD (środkowa 1/3). Metody obliczania kart kontrolnych. Kryteria stabilności procesów produkcyjnych.
Sterowanie procesem i jego zdolność. Wskaźniki zdolności procesów produkcyjnych: cp, cpk. wzory i interpretacja.
ćw. 9
Pojęcie systemu pomiarowego. Powtarzalność i odtwarzalność pomiarów. Odmiany metody R&R. Postępowanie przy realizacji tych odmian. Wskaźniki zdolności przyrządów pomiarowych; cg, cgk, %cg, %cgk. Obliczanie wypadkowej powtarzalności i odtwarzalności R&R dla systemu pomiarowego. Interpretacja wyników i wstępna identyfikacja przyczyn błędów.
ćw. 10
Pojęcie kontroli odbiorczej. Definicja AQL i LQ. Plany odbiorcze jedno-, dwu-, wielostop- niowe. Rodzaje kontroli: normalna, ulgowa, obostrzona. Warunki przejścia na inny rodzaj kontroli. Charakterystyka planu kontroli (krzywa OC).
WMP
Istota Współrzędnościowej Techniki Pomiarowej. Schemat budowy i zasada działania liniału inkrementalnego. Odmiany konstrukcyjne współrzędnościowych maszyn pomiarowych (WMP). Rodzaje głowic stosowane w WMP. Sposób kalibracji końcówki pomiarowej WMP przed pomiarem. Cel i zasada przeprowadzania korekcji promieniowej.
WRP
Budowa Współrzędnościowego Ramienia Pomiarowego (WRP). Zasada działania WRP. Wady i zalety WRP. Obszary zastosowań. Zadanie proste kinematyki. Enkodery inkrementalne i absolutne. Minimalna i optymalna liczba punktów przy wyznaczaniu podstawowych elementów geometrycznych.
LT
Budowa Laserowego Systemu Nadążnego typu LaserTracker (LT). Zasada działania LT. Obszary zastosowań Laserowych Systemów Nadążnych. Rodzaje układów współrzędnych stosowanych w metrologii współrzędnościowej. Wady i zalety LT. Porównanie systemów LT z Współrzędnościowymi Maszynami Pomiarowymi.
OPT
Zasada działania skanera wykorzystującego triangulację laserową. Podział optycznych metod pomiarowych stosowanych w metrologii współrzędnościowej. Zasada działania skanera opartego na świetle strukturalnym. Fotogrametria - cel i opis stosowania metody. Algorytmy i metody wykorzystywane przy pracy z chmurą punktów.
SK3D
Metoda światła strukturalnego. Metoda mory projekcyjnej. Skanery 3D stosowane w zastosowaniach przemysłowych. Różnice pomiędzy systemami stykowymi i optycznymi. Wzorce stosowane do sprawdzania i kalibracji skanerów 3D. Znaczniki naklejane na mierzonym obiekcie.
OBR
Błędy geometryczne obrabiarek. Klasyfikacja oraz krótka charakterystyka tolerancji stosowanych w specyfikacjach geometrii wyrobów. Zasada sprawdzania obrabiarek pracą. Relacje geometryczne podlegające weryfikacji podczas sprawdzania obrabiarek pracą. Schemat i budowa tokarki oraz frezarki (dowolny typ).
S1 i S2
Cel definiowania lokalnego układu współrzędnych na części mierzonej. Zadania oprogramowania metrologicznego. Ogólna procedura programowania WMP.
UWAGA ! Podany zakres nie jest zbiorem pytań. Pozwala na bliższe określenie tematyki zawartej w nazwie ćwiczenia i ma za cel ułatwienie zbierania informacji wymaganych do zaliczenia ćwiczenia.
LITERATURA
do przedmiotu:
metrologia techniczna
1. Notatki z wykładów (do większości ćwiczeń)
2. Jakubiec W., Malinowski J. : Metrologia wielkości geometrycznych.
WNT W-wa, 2004, 1999, 1996
( ćw. 2, 3, 4, 5, 6, 11)
3. Malinowski J., Jakubiec W. : Tolerancje i pasowania części maszyn
Wyd. Sz. i P. W-wa 1994 (częściowo ćw. 1, 6)
4. Malinowski J. : Pomiary długości i kąta. WNT W-wa 1974 (ćw.1, 3, 5,7)
5. Nowicki B.: Chropowatość i falistość powierzchni. WNT W-wa 1991
( częściowo ćw.6)
6. Praca zbiorowa: Zarządzanie jakością. tom III. rozdz.8 (ćw. 8,9,10)
Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1999
7. Praca zbiorowa: Nowoczesne Zarządzanie Jakością, tom II, (ćw. 8, 9, 10)
8. Ratajczyk E.: Współrzędnościowa Technika Pomiarowa.
Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. W-wa 1994
(WMP, WRP, S1, S2)
9. Sadowski A.: Pomiary warsztatowe i ćwiczenia. PWN W-wa, Kraków
ćw. 5, częściowo 3)
10. Adamczak S. Odniesieniowe metody pomiaru zarysów okrągłości części
Maszyn. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 1998 (ćw. 6)
11. Humienny Z.: Specyfikacje geometrii wyrobów (GPS). Podręcznik europejski. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2004. (ćw. OBR)
12. PN-ISO 1302 Oznaczanie struktury geometrycznej powierzchni
13. PN-EN ISO 13565-1 (1999) Struktura geometryczna powierzchni:
metoda profilowa;
powierzchnie o warstwowych właściwościach
funkcjonalnych (filtrowanie i ogólne warunki pomiaru)