Research on hysteresis of triggering probes applied in coordinate measuring machines

• Autorzy: Woźniak A. , Dobosz M.

Warianty tytułu

PL

Badania histerezy sond przełączających stosowanych we współrzędnościowych maszynach pomiarowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents selected results of investigation of triggering probe hysteresis in coordinate measuring machines. The research covered the hysteresis of pretravel of one-stage triggering probes equipped with a switching transducer (represented by TP6 probe), and two-stage probes equipped with a piezoelectric transducer (e.g. TP200 probe). The effects of stylus length, measurement pressure and approach speed to the measured surface have been included in the performed tests. The variance analysis methods have been used to evaluate the effects. The results, obtained in various conditions and using different probes, have been compared. As a result, optimum values of tested parameters have been estimated, as far as they concern the operation accuracy of the probe.

PL

Współrzędnościowe maszyny pomiarowe (WMP) stanowią obecnie najnowocześniejsze urządzenia pomiarowe w zakresie metrologii geometrycznej. Większość pracujących tam maszyn wyposażona jest w stykowe sondy przełączające (impulsowe), generujące sygnał binarny w momencie zetknięcia końcówki z mierzoną powierzchnią. Niezwykle istotną sprawą jest znajomość dokładności jej działania. Jak dotąd nieznana jest histereza pracy tego typu sond i jej udział w całkowitej niedokładności pracy maszyny współrzędnościowej. W artykule przedstawiono wybrane wyniki badań histerezy impulsowych sond dla współrzędnościowych maszyn pomiarowych. Badania dotyczyły histerezy drogi przełączania przykładowych modeli sond impulsowych jednostopniowych z przetwornikiem elektrostykowym, (którą reprezentowała sonda TP6) oraz sondy dwustopniowej z przetwornikiem piezoelektrycznym (np. TP200). W ramach przeprowadzonych testów uwzględniono wpływ długości końcówki, nacisku pomiarowego oraz prędkości dochodzenia do styku z powierzchnią mierzoną i wycofania końcówki. Do analizy wyników zastosowano metody analizy wariancji. Otrzymane wyniki w różnych warunkach i dla różnych sond zostały ze sobą porównane. W efekcie oszacowano optymalne z punktu widzenia dokładności pracy sondy wartości badanych parametrów. Badania sondy jednostopniowej wykazały, histereza punktu przełączania stanowi pomijalny błąd w porównaniu z innymi błędami wpływającymi na niedokładność pracy sondy. Badania sondy dwustopniowej wykazały natomiast, że histereza punktu przełączania jest głównym źródłem błędów lokalizacji punktów przez sondę impulsową dwustopniową w przestrzeni pomiarowej maszyny współrzędnościowej. Opisane w artykule badania doświadczalne potwierdziły, że dotychczas znane, podawane w specyfikacjach przez producentów sond parametry nie są wystarczające do pełnego opisu dokładności pracy sond impulsowych, szczegóInie dwustopniowych. Badania wskazały na histerezę punktu przełączania jako na główne źródło błędów lokalizacji punktów przez sondę impulsową dwustopniową w przestrzeni pomiarowej maszyny współrzędnościowej.

Słowa kluczowe

EN

coordinate measuring machine (CMM); triggering probe

PL

współrzędnościowe maszyny pomiarowe; sondy przełączające

• Wydawca: Komitet Metrologii i Aparatury Naukowej PAN
• Czasopismo: Metrology and Measurement Systems
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 12, nr 4
• Strony: 393--412
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Woźniak A.

• Warsaw University of Technology, Institute of Metrology and Measuring Systems, Poland

autor

Dobosz M.

• Warsaw University of Technology, Institute of Metrology and Measuring Systems, Poland

Bibliografia

• 1. Miguel Cauchick P. et al.: A review on methods for probe performance verification. Measurement 23(1998). p. 15-33.
• 2. Butler C.: An investigation into the performance of probes on coordinate measuring machines. Industrial Metrology 2/1, 1991, pp. 59-70.
• 3. Ratajczyk E.: Coordinate measuring technique. Warsaw University of Technology Publishing Company, 1994, 2005. (in Polish)
• 4. Sładek J.: Estimation of the accuracy of touch trigger probes applied in coordinate measuring machines. Doctoral dissertation. Cracow University of Technology, Cracow 1993. (in Polish)
• 5. PN-EN ISO 10360-1: 2003. Part 1: Terminology. (in Polish)
• 6. VDI/VDE 2617 Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten; Kenngrößen und deren Prüfung, 1986-1993, VDI-Verlag.
• 7. CMMA Accuracy specification for coordinate measuring machines. London 1989.
• 8. Renishaw, Probing systems for coordinate measuring machines, Renishaw plc, United Kingdom, 1996.
• 9. Woźniak A., Dobosz M.: CMM probe testing by means of a low force sensor. XVI World Congress IMEKO 2000, Vienna, Austria, Proceedings vol. VIII, p.341-344.
• 10. Woźniak A., Dobosz M.: Metrological feasibilities of CMM touch trigger probes. Part I. 3D theoretical model of probe pretravel. Measurement, 34/4, 2003, pp. 273-286.
• 11. Dobosz M., Woźniak A.: Metrological feasibilities of CMM touch trigger probes. Part II. experimental verification of the 3D theoretical model probe pretravel. Measurement, 34/4, 2003, pp. 287-299.
• 12. Woźniak A., Dobosz M.: Methods of testing of static inaccuracy of the CMM scanning probe. Metrology and Measurement Systems, vol. X, no. 2, 2003, pp. 191-203.
• 13. Dobosz M.: Application of a divergent laser beam in a grating interferometer for high resolution displacement measurements, Opt. Engineering 33 (3), 1994, pp. 897-90.
• 14. Dobosz M.: New stylus probe with interferometric transducer for surface roughness and form profiling, Opt. Engineering 33/3, 1994, pp. 902-908.
• 15. Draper N. R., Smith H.: Applied regression analysis. John Wiley & Sons. New York 1998.
• 16. Vardeman S. B.: Statistics for engineering problem solving. PWS Publishing Company, Boston 1994.
• 17. Dobosz M.: Computer aided statistical analysis of experimental data. Academic Publishing Company EXIT, Warsaw 2001, 2005. (in Polish)