Buka Potensi Penuh Mesin Pengukur Koordinat Anda
Selama lebih dari 50 tahun, mesin pengukur koordinat (CMM) telah meningkatkan produktivitas dan kualitas pengukuran. Kekuatan CMM telah membuat banyak tugas inspeksi kompleks tampak hampir remeh. Dengan banyaknya kemampuan pengukuran ini, apakah mungkin operator menganggap CMM mereka sebagai sesuatu yang biasa?
CMM seringkali mahal, dengan perangkat lunak yang canggih dan spesifikasi akurasi yang rumit, namun banyak CMM berhasil dan efisien digunakan setiap hari oleh operator, bahkan yang memiliki pengetahuan terbatas tentang CMM mereka. Seperti banyak teknologi modern, penggunaan sehari-hari CMM menjadi lebih mudah, sementara tingkat pengetahuan yang diperlukan untuk mendukung teknologi dengan baik dapat menjadi sangat tinggi. Mari kita lihat lebih dekat beberapa isu kunci untuk membantu operator lebih memahami dan menggunakan CMM mereka.
Diperkenalkan pada tahun 1950, CMM pertama adalah instrumen inspeksi manual yang dilengkapi dengan probe silinder tapered yang dapat digunakan untuk mengukur jarak antara lubang dengan cepat dalam dua dimensi. Tujuan CMM awal ini adalah untuk mengurangi waktu inspeksi tata letak dari berjam-jam hanya menjadi beberapa menit. Meskipun masih memiliki kesamaan dengan CMM asli, CMM modern saat ini hadir dalam begitu banyak gaya berbeda sehingga istilah coordinate measuring systems, bukan machines, digunakan dengan semakin sering. CMM tradisional tiga-axis masih cukup populer, tetapi articulated arms, laser trackers, optical scanners, X-ray, advanced probing sensors, serta sistem pengukuran inline kecepatan tinggi dan teknologi lain untuk pengukuran 3-D terus tumbuh dan mengubah pasar CMM tradisional.
CMM Calibration
Teknologi canggih pada CMM telah membuat pemahaman akurasi pengukuran CMM menjadi rumit. Saat kita memikirkan dan mengelola kualitas setiap proses pengukuran, kita sering difokuskan pada dua masalah terpisah: satu adalah akurasi peralatan pengukuran, dan yang kedua adalah akurasi dan repeatabilitas proses pengukuran. Akurasi peralatan pengukuran sering dikelola melalui kalibrasi yang tepat dan verifikasi terhadap spesifikasi produsen asli. Situasi sama untuk CMM, tetapi kalibrasi lebih kompleks.
Kalibrasi sesuatu yang sederhana, seperti gage block, mudah dipahami. Ini adalah standar panjang, dan oleh karena itu, Anda mengkalibrasi panjangnya. Untuk caliper atau mikrometer, yang mengukur panjang, Anda mengkalibrasinya untuk mengukur panjang. CMM sering memiliki banyak axis gerak, berbagai probe sensor dan dilengkapi dengan perangkat lunak untuk mengukur hampir semua. Tidak seperti gage block atau caliper, Anda tidak dapat mengkalibrasi CMM secara terpisah untuk setiap tugas pengukuran yang dilakukan, karena itu tidak akan ekonomis praktis. Ini juga tidak begitu berguna untuk mengkalibrasi komponen mekanis CMM secara terpisah, seperti akurasi satu axis pengukuran atau kepersegi antara axis, karena semua komponen bekerja bersama dan pengaruhnya terhadap hasil pengukuran rumit.
CMM, alih-alih, dikalibrasi dengan melakukan serangkaian pengukuran panjang di seluruh volume pengukuran CMM. Prosedur tes standar yang terdokumentasi dengan baik telah tersedia sejak pertengahan tahun 1980, yang terbaru adalah standar internasional ISO 10360-2:2009, yang diadopsi di Amerika Serikat sebagai ASME B89.4.10360.2. Tes utama dikenal sebagai E test, di mana E berdiri untuk error of indication. Tes melibatkan pembuatan 105 pengukuran panjang yang berbeda di seluruh volume pengukuran dan dalam berbagai orientasi, dan kemudian membandingkan nilai tes dengan spesifikasi yang dinyatakan produsen. Standar referensi yang paling umum digunakan untuk kalibrasi CMM adalah step gage, yang tidak berbeda dari serangkaian gage block panjang yang berbeda. Standar referensi lain, seperti laser interferometer yang populer untuk CMM besar, juga diizinkan menurut standar ISO 10360-2 terbaru.
Kalibrasi CMM yang mengikuti standar ISO dan ASME adalah verifikasi sistem keseluruhan. Jika tes gagal memenuhi standar, penyesuaian mungkin diperlukan. Untuk menyelesaikan penyesuaian, pengukuran tambahan, seperti kepersegi antara dua axis, mungkin perlu diukur dan dikoreksi. Jika tes lulus, operator CMM memiliki kepercayaan pada akurasi umum keseluruhan CMM; namun, karena CMM dapat digunakan untuk tugas yang sangat berbeda, pertimbangan harus diberikan untuk memahami kesalahan tambahan akibat penggunaan spesifik CMM.
CMM Repeatability
Saat menilai kualitas proses pengukuran, cukup umum untuk menyelesaikan beberapa jenis studi repeatability. Di banyak industri ini disebut studi gage repeatability and reproducibility, atau GR&R. Tujuan studi repeatability adalah untuk mencari variasi dalam proses pengukuran, selama waktu yang relatif singkat, yang melengkapi evaluasi jangka panjang kalibrasi peralatan. Setiap studi GR&R atau repeatability perlu dirancang untuk mengevaluasi sumber kemungkinan variasi dengan benar, misalnya, kesalahan dalam proses pengukuran. Untuk peralatan pengukuran manual tradisional, keterampilan operator dan interaksi antara operator dan peralatan pengukuran adalah sumber kesalahan yang penting, dan terkadang yang paling dominan. Untuk CMM yang sepenuhnya otomatis, sumber kesalahan ini mungkin hilang.
Untuk proses pengukuran otomatis apa pun, repeatability mungkin tampak sangat kecil karena desain studi repeatability tidak sensitif terhadap sumber variasi yang sebenarnya. Untuk CMM, studi harus mencakup pengaruh kalibrasi probe sensor (kadang disebut probe tip qualification) bersama dengan mempertimbangkan pengaruh distribusi dan jumlah titik pengukuran yang diambil, misalnya, strategi sampling. Kedua sumber kesalahan ini spesifik untuk tugas pengukuran yang unik dan umumnya tidak tercakup dengan baik dalam kalibrasi CMM. Jika melakukan studi GR&R, reproducibility dapat diubah dari mempelajari berbagai operator menjadi mempelajari berbagai kalibrasi probe tip.
Temperature Compensation
Banyak CMM saat ini dilengkapi dengan sistem kompensasi suhu bawaan. Sistem temp comp ini dapat melakukan pekerjaan luar biasa dalam mengkompensasi dan mengoreksi kesalahan termal besar yang terkait dengan CMM atau bagian yang diukur tidak berada pada suhu referensi standar 20° C (68° F). Namun, jika sistem temp comp tidak digunakan dengan benar, sistem ini dapat memperkenalkan kesalahan yang sangat besar.
Pertimbangkan situasi di mana operator CMM memutuskan untuk tidak menggunakan sistem dengan mengabaikan sensor workpiece atau mengatur koefisien ekspansi termal workpiece ke nol. Operator mungkin berpikir bahwa dia akan mengikuti praktik pengukuran yang baik tradisional dengan secara termal “soaking out” bagian yang diukur pada peralatan pengukuran untuk membawa mereka ke suhu yang sama, dan oleh karena itu, tidak perlu mengoreksi kesalahan termal. Pendekatan ini telah bekerja selama dekade pada peralatan pengukuran tradisional tanpa temp comp, tetapi operator mungkin tidak menyadari bahwa sistem temp comp masih secara aktif bekerja untuk mengoreksi CMM, dan hanya CMM, ke 20° C, sementara workpiece tidak dikoreksi. Dengan mengabaikan penggunaan sensor workpiece, selisih suhu tercipta yang dapat mengakibatkan kesalahan yang sangat besar dan tidak diketahui.
Untuk CMM dengan temp comp, pendekatan terbaik adalah menempatkan sensor suhu workpiece pada bagian yang diukur. Jika pendekatan ini tidak nyaman, sensor suhu dapat ditempatkan di dekat bagian yang diukur, misalnya, terintegrasi ke dalam fixture yang memegang bagian. Dengan cara ini, pengukuran suhu bagian yang relatif akurat masih dapat dilakukan meskipun sensor suhu tidak menyentuh bagian. Jika tidak ada rencana untuk menggunakan sensor suhu workpiece, seluruh sistem harus dimatikan, yang biasanya hanya dapat dilakukan oleh insinyur service dari produsen CMM.
GD&T Issues
Perangkat lunak pengukuran pada CMM memperkenalkan penggunaan yang luas pertama dari metode pengukuran digital dan komputasi. Perangkat lunak CMM memiliki fungsi dan tombol yang didasarkan pada simbol dan arti dalam standar geometri dimensi dan toleransi (GD&T) seperti ASME Y14.5. Sementara ini telah memicu banyak perdebatan di kalangan ahli tentang apa yang merupakan metode pengukuran yang “benar” (jika ada), masalah yang lebih praktis bagi operator CMM adalah bahwa pendekatan atau pendekatan perangkat lunak yang berbeda dapat secara signifikan mengubah hasil pengukuran. Dua CMM yang berbeda, keduanya beroperasi dalam spesifikasi dan dengan repeatabilitas yang cukup, dapat memberikan hasil yang sangat berbeda karena pilihan yang dibuat oleh operator atau dalam perangkat lunak.
Pengembang perangkat lunak CMM akan suka untuk memperbaiki satu pendekatan terbaik untuk mengukur toleransi GD&T apa pun, dan beberapa perusahaan bahkan akan klaim bahwa perangkat lunak pengukuran mereka “mematuhi ASME Y14.5,” tetapi itu sayangnya mustahil dan salah. Standar GD&T seperti ASME Y14.5 memiliki aturan untuk mendefinisikan desain workpiece, bukan untuk cara mengukur, jadi ASME Y14.5 bukan standar yang mana pengukuran mana pun pernah, atau akan pernah, mematuhi. Selain itu, selalu ada tujuan di balik mengapa setiap pengukuran dibuat, dan tujuan itu harus dipertimbangkan saat menentukan metode pengukuran terbaik. Pengembang perangkat lunak CMM perlu menyediakan berbagai alat yang dapat memenuhi kebutuhan banyak pengguna yang berbeda, serta memiliki application engineer yang memberikan panduan yang diperlukan kepada pelanggan mereka.
Metode pengukuran terbaik untuk satu operator mungkin sangat berbeda dari yang lain, bahkan saat mengukur bagian atau toleransi yang sama. Produktivitas pengukuran, biaya, risiko hukum dan isu lain harus disesuaikan dengan baik untuk menemukan solusi terbaik. Perencanaan pengukuran dimensi yang baik tidak boleh diabaikan, meskipun tombol pada CMM membuatnya terlihat mudah. Perencanaan pengukuran mungkin merupakan masalah implementasi terbesar yang harus diatasi oleh semua operator CMM. Opsi perangkat keras dan perangkat lunak di CMM saat ini sangat luas dan canggih, dan perusahaan perlu mengembangkan praktik operasi terbaik untuk memastikan semua risiko implementasi diatasi. Panduan yang baik untuk perencanaan pengukuran adalah standar AS, ASME B89.7.2-2014 Dimensional Measurement Planning.
Operasi CMM di masa depan akan sangat berbeda dari hari ini. Perangkat lunak CMM canggih sudah tersedia yang memungkinkan program pengukuran dihasilkan dalam hitungan detik berdasarkan model digital bagian. Programmer CMM di masa depan tidak perlu memikirkan banyak cara mengukur bagian tertentu, tetapi mereka akan perlu memahami prinsip metrologi dan toleransi untuk mengembangkan praktik terbaik dan aturan pengukuran yang kemudian dapat diterapkan untuk semua pengukuran CMM. Teknologi CMM terus berkembang dengan manfaat yang meningkat dalam akurasi yang ditingkatkan, kemampuan tambahan dan waktu pengukuran yang berkurang. Untuk CMM, seperti untuk teknologi apa pun yang kita gunakan, semakin canggih alatnya, jenis dan tingkat dukungan juga harus semakin canggih.
Sebelumnya Ditampilkan di Quality Magazine.
