Что означает сертификация PTB для точности промышленных 3D-измерений

Точность и надёжность — ключевые факторы при выборе промышленного метрологического решения современными передовыми предприятиями. В контрольно-измерительных операциях от нескольких микрон зависит, пройдёт деталь приёмку или нет. А в приложениях, критичных для безопасности, даже небольшие ошибки могут иметь гораздо более серьёзные последствия.

Благодаря более чем 20-летнему опыту в области высокоточного 3D-зрения компания SHINING 3D обслуживает клиентов более чем в 100 странах и регионах. Её мировая репутация строится не только на производительности продуктов, но и на строгих международных сертификациях.

Среди них двойной сертификат точности от Немецкого национального метрологического института — Физико-технического федерального ведомства (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB) — занимает важное место в системе обеспечения точности SHINING 3D.

В этой статье объясняется, что означает сертификация PTB и как SHINING 3D сочетает сертифицированные алгоритмы, собственные независимые технологии и интегрированные аппаратные и программные решения для обеспечения точных, надёжных и прослеживаемых промышленных измерений.

Сертификация PTB: эталон для алгоритмов измерений

Для программного обеспечения промышленного контроля алгоритмы напрямую влияют на результаты измерений. Именно поэтому сертификация от независимого органа — это нечто большее, чем просто формальный документ: она даёт объективную проверку точности, надёжности и прослеживаемости программного обеспечения.

Основанный в 1887 году, Физико-технический федеральный институт (PTB) является национальным метрологическим институтом Германии и одной из ведущих организаций в области высокоточных измерений и метрологии. PTB известен своим строгим процессом сертификации. Институт также сравнивает свои эталоны измерений с эталонами других стран, чтобы поддерживать высокий уровень точности и согласованности.

Федеральный физико-технический институт

Для алгоритмов аппроксимации (подгонки геометрических элементов) PTB использует свою онлайн-систему сертификации TraCIM для оценки методов, обычно применяемых в промышленной метрологии. К ним относятся:

• Метод наименьших квадратов (гауссова аппроксимация)

• Метод минимальной зоны (аппроксимация по Чебышёву)

Программное обеспечение SHINING3D Inspect с сертификацией PTB

PTB требует, чтобы результаты программного обеспечения оставались в очень узких пределах по сравнению с проверенными эталонными значениями.

В зависимости от измерительной задачи сертифицированная точность может достигать:

• 0,1 мкм для положения и размера;

• 0,1 мкрад для направления и угла;

• 0,1 мкм для отклонения формы.

Эталонные значения оценки PTB

Эти строгие требования делают сертификацию PTB важным эталоном для программного обеспечения промышленных измерений.

Сертификаты PTB также широко признаются в рамках соглашения CIPM MRA — международного Соглашения о взаимном признании национальных эталонов измерений и калибровочных сертификатов.

Это обеспечивает признаваемую на международном уровне метрологическую поддержку продукции, выходящей на глобальные рынки.

Алгоритмы аппроксимации: основа точности измерений

В 3D-контроле программное обеспечение использует данные сканированных облаков точек для построения идеальных геометрических элементов — таких как окружности, цилиндры и плоскости. Этот процесс называется аппроксимацией (подгонкой). Проще говоря, алгоритм аппроксимации с помощью математических методов находит геометрический элемент наилучшего соответствия по набору измеренных точек.

В соответствии со стандартами, такими как ISO 5459, GB/T 1958 и GB/T 47757, алгоритмы аппроксимации образуют целое семейство методов; четыре наиболее широко применяемых и представительных из них — «метод наименьших квадратов (гауссова аппроксимация)», «метод минимальной зоны (аппроксимация по Чебышёву)», «аппроксимация максимальной вписанной геометрии» и «аппроксимация минимальной описанной геометрии».

Метод наименьших квадратов минимизирует сумму квадратов отклонений между измеренными точками и аппроксимируемым элементом. Он ориентирован на общее отклонение и менее чувствителен к отдельным выбросам. Благодаря этому результаты стабильны и воспроизводимы. Такой метод обычно применяется для измерения диаметров, расстояний и углов.

Метод наименьших квадратов

Метод минимальной зоны минимизирует максимальное отклонение, охватывая при этом все измеренные точки. Он ориентирован на наихудшее отклонение и более чувствителен к таким дефектам, как заусенцы и загрязнения. Поэтому он полезен для оценки фактического отклонения формы и допусков формы и расположения (GD&T).

Метод минимальной зоны

Аппроксимация максимальной вписанной геометрии находит наибольший идеальный элемент, который помещается внутри измеряемого. Например, её можно использовать для расчёта наибольшей вписанной окружности внутри отверстия. Этот метод обычно применяется для оценки внутренних элементов, размеров отверстий и условий сопряжения.

Аппроксимация максимальной вписанной геометрии

Аппроксимация минимальной описанной геометрии находит наименьший идеальный элемент, который охватывает все измеренные точки. Например, её можно использовать для расчёта наименьшего описанного цилиндра вокруг вала. Этот метод обычно применяется для оценки наружных элементов, размеров валов и условий сопряжения.

Аппроксимация минимальной описанной геометрии

Правильный выбор метода зависит от геометрического элемента, применимых стандартов и функциональных требований к детали.

Независимая технология: программное обеспечение SHINING3D Inspect

Чтобы снизить долгосрочную зависимость от импортного промышленного метрологического программного обеспечения, компания SHINING 3D разработала собственное программное обеспечение для 3D-контроля — SHINING3D Inspect.

Компания создала это программное обеспечение независимо — от основных алгоритмов до архитектуры. Построенное на основе международных стандартов, SHINING3D Inspect поддерживает 3D-сравнение, 3D-измерения, оценку допусков GD&T и формирование отчётов о контроле.