Souřadnicové měření (CMM)

Souřadnicové měření je metoda, při níž se na povrchu dílu snímají body v prostorovém souřadnicovém systému a software z nich vypočítá geometrické prvky (roviny, válce, kužele, koule, kružnice) a vyhodnotí rozměry a geometrické tolerance. Provádí se na souřadnicovém měřicím stroji (anglicky coordinate measuring machine, CMM).

Nejrozšířenější je portálový stroj s granitovou deskou, vzduchovými ložisky a přesným odměřováním ve třech osách. Pro rozměrné díly, například karoserie, slouží stroje s vodorovným ramenem nebo velké stroje typu gantry. Body snímá dotyková sonda s rubínovou kuličkou: spínací sonda zaznamenává jednotlivé body, skenovací sonda projíždí po povrchu a sbírá body souvisle, takže lze vyhodnotit i tvar, například kruhovitost nebo rovinnost. Stroje lze vybavit také optickými a laserovými snímači.

Měří se podle programu připraveného z CAD modelu a výkresu. Díl se ustaví podle základen, stroj nasnímá předepsané prvky a software je vyhodnotí podle výkresu, včetně geometrických tolerancí podle ISO 1101. Výsledkem je měřicí protokol s jmenovitými a naměřenými hodnotami a odchylkami.

Přesnost stroje se ověřuje podle ISO 10360 a udává se jako největší dovolená chyba měření délky, obvykle ve tvaru několik mikrometrů plus složka rostoucí s měřenou délkou. Měří se v klimatizované místnosti, protože referenční teplota pro rozměrové specifikace je 20 °C (ISO 1). Přenosnou variantou je kloubové měřicí rameno, které se přiveze k dílu nebo stroji. Je méně přesné, podle délky ramene obvykle setiny milimetru, a často nese i laserový skener.

Souřadnicové měření je vhodné tam, kde rozhodují setiny milimetru a méně: uložení ložisek a čepů, rozteče a polohy děr, rovinnost dosedacích ploch, souosost a další geometrické tolerance z výkresu. Používá se při kontrole prvního kusu, při pravidelné kontrole sériových dílů podle hotového programu a jako nezávislé měření při reklamacích.

V reverzním inženýrství se CMM kombinuje se 3D skenováním. Skener zachytí tvarové plochy, CMM přesně změří funkční rozměry, ze kterých se odvodí jmenovité hodnoty. Oproti skenu naměří méně bodů, ale přibližně o řád přesněji.

Výsledek měření je jen tak dobrý jako výkres. Chybějící nebo nejednoznačné základny nutí metrologa ustavení domýšlet a dva dodavatelé pak naměří různé hodnoty. Předem si ujasněte základny, způsob vyhodnocení prvků (metodou nejmenších čtverců, jako opsaný nebo vepsaný prvek) a počet snímaných bodů. Díra změřená třemi body neřekne nic o své kruhovitosti ani válcovitosti.

Díly musí před měřením vyrovnat teplotu s místností. Hliníkový díl dlouhý 100 mm se při ohřátí o 5 °C prodlouží přibližně o 0,012 mm, což u úzkých tolerancí rozhoduje. Tenkostěnné a měkké díly se mohou deformovat upnutím nebo dotykovou silou a hluboké úzké otvory vyžadují dlouhé dotyky.

Nejistota měření musí být výrazně menší než kontrolovaná tolerance, v praxi alespoň několikanásobně. V poptávce uveďte, které rozměry se mají měřit, a požadujte protokol s jmenovitou hodnotou, tolerancí, naměřenou hodnotou a odchylkou.