Verringerung des Fehlers bei der Tasterauslenkung bei gekrümmten Merkmalen (ohne Ihr KMG in eine Ermessungsmaschine zu verwandeln)

Wenn Sie jemals eine Bohrung, eine Kugel oder einen schönen glatten Radius gemessen haben und dachten:

“Warum sieht diese ‘perfekte’ Kurve etwas... dreilappig aus?”

Du bildest dir das nicht ein. Dieses Muster kommt oft von Lobing-Fehler-ein richtungsabhängiges Auslöseverhalten, das in kinematische (mechanisch schaltende) schaltende Messtaster. Im Klartext: Die Sonde löst nicht in jeder Richtung mit der exakt gleichen Auslenkung aus, so dass die gemessene Oberfläche eine subtile “dreieckige / dreiflügelige” Signatur aufweisen kann.

In diesem Blog geht es um Reduzierung der Lappenbildung speziell bei gekrümmten Merkmalen (Bohrungen, Zylinder, Kugeln, Hohlkehlen, große Radien), wobei die Kombination von Änderungen der Oberflächennormale + Sondenauslöser Richtungsänderungen macht das Lobbing laut und deutlich sichtbar.

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Was Lobing wirklich ist (und warum gekrümmte Merkmale es aufdecken)

Der zentrale Mechanismus

Kinematische schaltende Messtaster verwenden einen mechanischen Schaltmechanismus. Die erforderliche Schaltkraft kann mit der Antastrichtung variieren, was zu kleinen Formfehlern führt, die allgemein als “lobing”.”

Warum Kurven das Lobing “vergrößern”

Auf einer ebenen Fläche kann man sich oft mit einem einzigen konsistenten Vektor nähern und damit durchkommen.

Auf einem gebogenen Merkmal:

• jeder Berührungspunkt hat eine andere Oberflächennormale
• Ihr Anflugvektor kann ungewollt variieren
• Biegung des Tastereinsatzes und Vorlaufverhalten ändern sich mit der Richtung

Und weil die Reisevorbereitung beeinflusst wird durch Abzugsrichtung, Abzugsgeschwindigkeit und Länge/Schlankheit des Tastereinsatzes, wird Ihre Kurve zu einer perfekten Leinwand, auf der Lobing malen kann.

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Die “DeepMind”-Idee: Lobing ist kein zufälliges Geräusch - es ist eine wiederholbare Form

Hier ist der Denkanstoß, der die allgemeinen Ratschläge der Konkurrenz übertrifft:

Lobing ist oft eine stabile, richtungsabhängige Signatur.
Das heißt, Sie können entweder:

1. eine Änderung der Abzugsrichtung zu vermeiden, so dass der Fehler konsistent bleibt und sich aufhebt (oder zumindest keine Form erzeugt), oder
2. das Richtungsverhalten der Sonde zu modellieren/kompensieren, so dass das System dies korrigiert.

Die meisten Geschäfte tun weder das eine noch das andere - sie nehmen einfach “mehr Punkte” und hoffen.

Mehr Punkte können ein lobendes Muster tatsächlich aussehen lassen glaubwürdiger.

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Schritt 1: Bestätigen Sie, dass es sich um Lobing handelt (und nicht um etwas anderes)

Bevor Sie “Lobing” reparieren, sollten Sie eine kurze Überprüfung der Vernunft vornehmen:

• Messen Sie dieselbe Kurve erneut mit demselben Programm und vergleichen Sie die Ergebnisse. Wenn die Form wiederholbar ist, ist sie wahrscheinlich systematisch (Lobing/Vorlauf) und nicht zufällig.
• Wenn Ihre Merkmalsform wie ein stabiles Muster mit mehreren Lappen aussieht, entspricht dies dem in der Literatur beschriebenen richtungsabhängigen kinematischen Prüfkopfverhalten.

Wenn es nicht wiederholbar, verdächtig:

• lockere Abtastnadeln, Montageprobleme, Kollisionsschäden, Verunreinigungen, Probleme mit dem Wiedereinsetzen (diese führen nicht zu einer einheitlichen “Lobing-Signatur”)

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Schritt 2: Reduzierung der Grundursache (beste ROI-Maßnahmen)

1) Verlangsamen Sie die Berührungsgeschwindigkeit (ja, wirklich)

Eine höhere Abzugsgeschwindigkeit kann den Vorlauf erhöhen, und der Vorlauf variiert mit der Richtung - genau das, wovon das Lobing lebt.

Shop-Regel:
Verwenden Sie bei kritischen gekrümmten Merkmalen eine langsamere, gleichmäßige Berührungsgeschwindigkeit als Ihre allgemeine Prüfgeschwindigkeit.

2) Kürzen und Versteifen des Tastereinsatzstapels

Längere oder schlankere Tastereinsätze erhöhen den Vorlaufweg und die Ablenkung des Tastereinsatzes.

Praktische Schritte:

• den kürzesten Stift verwendenhttps://cnc-probe.com/cnc-probes-stylus/ die den Teil abräumt
• Verlängerungsstangen reduzieren
• Vermeiden Sie schwere Griffelcluster, es sei denn, sie werden benötigt.

3) Ziehen Sie die Sonden-Technologie in Betracht, wenn das Läppen ein wiederkehrendes Problem ist

Renishaw weist ausdrücklich darauf hin, dass “Standardtaster” mit mechanischem Schalter ein "Lobing" aufweisen können und dass Dehnungsmesstaster (z. B. TP200) so konzipiert sind, dass sie dieses Problem der Richtungsänderung überwinden. https://cnc-probe.com/cnc-touch-probes/

Sie müssen nicht alles ersetzen - aber wenn Ihr Unternehmen von einer engen Form von Bohrungen/Kugeln lebt, ist dies eine der wenigen Änderungen, die das Lappen an der Quelle reduzieren können.

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Schritt 3: Programmiertaktiken für gekrümmte Merkmale (wo die meisten Gewinne entstehen)

Taktik A: Halten Sie den Anflugvektor so weit wie möglich konsistent

Wenn Sie sich einer Oberfläche immer mit der gleiche Sondenausrichtung, Durch die Verwendung von “Lappen” wird die Richtungsänderung des Messtasters zwischen den einzelnen Punkten reduziert, d. h. die Passung wird weniger "lappenförmig". Dies ist eine gängige Praxis unter Anwendern von CMM/CNC-Tastern. https://cnc-probe.com/cnc-touch-probes/

Wie man es auf Kurven anwendet:

• Für eine Bohrung/Zylinder, Wir bevorzugen eine Strategie, bei der die Sonde die Punkte mit einer konsistenten Kopfausrichtung und kontrollierten Annäherungsvektoren ansteuert (und nicht mit einem Vektor, den die Software auswählt).
• Für eine Kugel, Vermeiden Sie es, radikal unterschiedliche Herangehensweisen zu mischen, es sei denn, Sie wollen das Verhalten absichtlich abbilden.

Taktik B: Mehr Kopfwinkel verwenden - aber nur, wenn Sie sich richtig qualifizieren

Das Drehen des Kopfes, um die Abtastrichtung günstig zu halten, kann helfen, aber nur, wenn Ihre Qualifikation mit der Art und Weise übereinstimmt, wie Sie messen.

Bei den ISO-Tests für die Antastleistung wird ausdrücklich in mehreren Richtungen auf einer Kugel angetastet (weil die Richtung eine Rolle spielt).

Übersetzung für die Werkstatt:
Wenn Sie eine Bohrung mit 3-5 verschiedenen Kopfwinkeln messen, qualifizieren Sie diese Winkel ordnungsgemäß und überprüfen Sie sie mit einem Kugeltestprogramm, das Ihrem Messmuster ähnelt.

Taktik C: Keine Punkte um eine Kurve herum “sprühen”.

Viele Punkte gleichmäßig um eine Bohrung herum zu setzen, kann tatsächlich die Form des Lappens rekonstruieren schön.

Stattdessen:

• Verwenden Sie genügend Punkte für die Stabilität, sondern konzentrieren sich auf konsequente Sondierungsphysik
• Wenn Sie dichte Daten für die Form benötigen, sollten Sie Scanning-Strategien (falls verfügbar) oder kontrollierte Multiorientierungstests mit Validierung in Betracht ziehen.

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Schritt 4: Qualifizierung und Ausgleich (die erwachsene Lösung)

Qualifizieren Sie, wie Sie messen (nicht wie auf der Schulungsfolie)

Ihre Messsoftware benötigt eine genaue Kalibrierung/Qualifizierung der Tastspitze, um die Position und den Durchmesser der Spitze vor der Messung zu kennen.

Aber “qualifiziert” bedeutet nicht “lobbingsicher”.”

Was wirklich hilft:

• Qualifizieren Sie die Sondenspitzen und Ausrichtungen, die Sie für die Kurve verwenden werden
• Verwenden Sie Qualifikationsmuster, die die Richtungen repräsentieren, die Sie in echten Programmen untersuchen werden.

Erstellen Sie eine “Fehlerkarte”, wenn Sie eine extrem strenge Form einhalten müssen

Es gibt etablierte Forschungsergebnisse über schaltende Messtaster Fehlerkompensation unter Verwendung von verallgemeinerten Sondenfehlermodellen und sogar von Ansätzen mit neuronalen Netzen, die in einigen Fällen eine erhebliche Fehlerreduzierung aufweisen.

In der realen Welt können Sie eine vereinfachte Version durchführen:

1. Messen Sie eine hochwertige Referenzkugel mit Ihrem aktuellen Tastereinsatz und Programmstil
2. Achten Sie auf die Richtungsabweichungen (Ihre “Signatur”)
3. Verwendung von Softwarefunktionen oder Nachbearbeitung (sofern validiert) zur Korrektur systematischer Richtungsfehler

Das ist anstrengender, als den Stift zu verlangsamen und zu verkürzen - aber so gewinnt man, wenn man die Form im einstelligen Mikrometerbereich sucht.

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Eine einfache Arbeitsanweisung für die Werkstatt zur Verringerung der Lappenbildung bei Bohrungen/Radien (kopieren Sie diese)

Wenn die Form eines gekrümmten Features von Bedeutung ist (Bohrungen, Kugeln, Radien):

1. Berührungsgeschwindigkeit: Stellen Sie eine langsamere, gleichmäßige Geschwindigkeit ein (mischen Sie die Geschwindigkeiten nicht innerhalb desselben Merkmals).
2. Griffel: kürzeste, steifste Konfiguration, die das Merkmal überwindet
3. Vektoren anfahren: die Richtung/Orientierung so weit wie möglich beibehalten
4. Kopfwinkel: bei Verwendung mehrerer Ausrichtungen sind diese Ausrichtungen zu qualifizieren und mit einer Kugelroutine zu validieren
5. Verifizierung: eine Überprüfung der Referenzkugel mit demselben Sondierungsverfahren durchführen, um festzustellen, ob die Lappenbildung schrumpft oder nur ihre Form ändert

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Die größte Falle: “Wir haben Lobing repariert” vs. “Wir haben Lobing bewegt”

Es ist möglich, sich zu ändern:

• die Phase der Lappen
• die Amplitude
• wo die größte Abweichung auftritt

...ohne die Wahrheit zu verbessern.

Aus diesem Grund betrachtet die ISO die Antastleistung als mit dem KMG-System verflochten und stützt sich bei der Verifizierung auf Prüfartefakte wie Kugeln und Mehrfachorientierungsantastungen.

In der Praxis:
Jede Lobing-“Lösung” sollte durch einen wiederholbaren Artefakttest und einen Vorher/Nachher-Vergleich bestätigt werden.