Đo khoảng cách xa hơn với độ chính xác cao


12

Bây giờ tôi đang tham gia vào việc chế tạo các kết cấu thép theo thứ tự dài 5-50 feet. Hiện nay, chúng tôi đo các cấu trúc này bằng các biện pháp băng thương mại trong vườn. Hầu hết thời gian, chúng tôi làm việc với dung sai khoảng +/- 1/16 "và không gặp vấn đề gì. Gần đây, chúng tôi đang cố gắng làm cho một số mặt hàng có dung sai rất cao (ít nhất là +/- 1 / 32 ", tiếp cận 1/64" hoặc .016 ") Dung sai này là do các tiêu chí trực quan không phải là máy móc, nhưng nó vẫn rất quan trọng đối với quản lý của chúng tôi.

Câu hỏi của tôi là, làm thế nào chúng ta có thể đo được những khoảng cách đáng tin cậy với mức độ chính xác đó? Tôi đã sẵn sàng để đặt hàng một số biện pháp băng có thể theo dõi của NIST, nhưng tôi không rõ liệu chúng có thực sự cải thiện tình hình hay không. Có công nghệ hoặc kỹ thuật nào khác thực tế có thể được áp dụng trong một thiết lập chế tạo không? Có công cụ khảo sát nào đủ chính xác để giải quyết vấn đề không? Chi phí rõ ràng là một yếu tố, nhưng chúng tôi quan tâm đến tính lặp lại và mạnh mẽ hơn giá cả.

Tôi nhận ra khả năng chịu đựng này nghe có vẻ vô lý với hầu hết, nhưng tôi tưởng tượng rằng một số ngành công nghiệp khác có thể phải thực hiện tương tự, có lẽ là động cơ lớn cho tàu hoặc các thành phần nhà máy điện?


1
Vị trí của các đầu dò không gian ở vùng ngoại ô của hệ mặt trời được đo với độ chính xác vài cm ... vì vậy nó phụ thuộc vào mức độ bạn muốn đầu tư và mức độ chính xác mà bạn muốn đi.
SF.

Câu trả lời:


5

Để có được độ chính xác như vậy trên quy mô đó không phải là chuyện nhỏ và có lẽ sẽ không rẻ.

Đối với kích thước nhỏ hơn tới vài mét, CMM di động sẽ là một tùy chọn ( đây là một ví dụ ). Những có độ chính xác vào thứ tự của 10 m và được sử dụng cho những thứ như cao cấp / xe F1 sản xuất.μ

Tuy nhiên, các dụng cụ loại CMM sẽ không hữu ích cho bất cứ thứ gì lớn hơn vài mét vì nó bị giới hạn bởi chiều dài cánh tay và phải được cố định tại chỗ khi đo để có kết quả hợp lý. Đối với các mảnh lớn hơn, tùy chọn hoạt động tốt nhất sẽ là loại máy theo dõi laser ( ví dụ ). Chúng cũng có độ lặp lại khá tốt (~ 20 m).μ

Các phiên bản tôi đã thấy là giao thoa kế chuyển pha, bắn tia laser vào gương phản xạ retro trong một quả bóng kim loại được đặt trên bề mặt. Chúng được sử dụng bởi những người như Boeing / Airbus để kiểm tra dung sai khi sản xuất máy bay.

Đây không phải là giá rẻ các máy theo dõi laser là khoảng $ 80.000. Máy đo khoảng cách laser khảo sát thông thường rẻ hơn nhiều nhưng tôi không chắc chúng có độ chính xác phù hợp.


CMM di động mà bạn liệt kê cũng bị giới hạn bởi chiều dài cánh tay. Bạn có thể di chuyển nó xung quanh, nhưng nó chỉ hữu ích khi cánh tay đứng yên. Bạn bắt đầu di chuyển nó vào giữa các phép đo của cùng một phần và bạn sẽ có những bài đọc vô dụng.
Trevor Archibald

Cảm ơn Nivag, tôi nghĩ đó có thể là thứ chúng tôi đang tìm kiếm. @TrevorArchibald vậy bạn có nói rằng chúng ta sẽ cần thiết lập công cụ ở vị trí đứng yên, chống lại một số bề mặt tham chiếu và luôn lấy số đo của chúng tôi từ đó không? Điều đó không lý tưởng, nhưng có thể được thực hiện.
Ethan48

2
@ Ethan48 Vâng, đó là cách cánh tay Faro hoạt động. Nó vẫn khá di động, nó không cần hiệu chỉnh mỗi khi bạn di chuyển nó, nhưng nó thực hiện tất cả các tính toán liên quan đến cơ sở của nó, vì vậy nếu cơ sở di chuyển, các phép đo của bạn sẽ bị tắt.
Trevor Archibald

@TrevorArchibald Vâng, đó là quan điểm của tôi. Đọc lại nó không rõ lắm. Sẽ chỉnh sửa.
nivag 6/2/2015

4

Ngay cả các biện pháp băng kim loại tốt nhất cũng dễ bị giãn nở nhiệt đáng kể trong khoảng cách lớn.

Thay vào đó, hãy thử một thiết bị đo laser ('thước dây điện tử'): http://www.engineersupply.com/Laser-Measurers.aspx

Thước đo khoảng cách bằng laser, các tấm phẳng được kẹp vào vật thể và một số miếng có độ dày đã biết, là tất cả những gì bạn cần để xác định chính xác thứ gì đó trên một khoảng cách lớn.


Cảm ơn! Chúng tôi chắc chắn sử dụng băng laser cho khoảng cách rất dài, nhưng theo tôi biết, ngay cả một chiếc Leica chỉ hứa hẹn +/- .040 không chính xác hơn nhiều so với chúng tôi nhận được bằng băng. Mở rộng nhiệt chắc chắn trở nên quan trọng xung quanh đây. May mắn thay, nhiệt độ được quy định khá tốt trong cửa hàng của chúng tôi, vì vậy nó có thể được quản lý. Tôi đọc được rằng hệ số giãn nở nhiệt là 6,7x10 ^ -6 mà tôi nghĩ có nghĩa là 0,04 "mỗi độ trên 50 '. Quan trọng hơn, vì cả băng và cấu trúc đều bằng thép (và được định hướng theo cùng một hướng,) sẽ không' Chúng có mở rộng tương tự nhau không? Đó có phải là một tuyên bố ngây thơ không?
Ethan48 6/2/2015

1
Nếu cả hai loại thép tương tự nhau, chúng nên mở rộng với số lượng rất giống nhau. Tôi đồng ý với số F của bạn ~ 0,004 "/ độ. Nếu các thiết bị laser không đủ chính xác, tất cả những gì tôi có thể nghĩ là một loại thí nghiệm Fizeau điên rồ được thực hiện ngược lại.
user2790167 6/215

Vâng, đó là điều tốt nhất tôi đã nghĩ ra cho đến nay, nhưng rõ ràng là không thực tế lắm. Từ những gì tôi hiểu đó là cách họ hiệu chỉnh băng gốc ở nơi đầu tiên.
Ethan48

Làm thế nào để bạn biết độ chính xác / lỗi của các phép đo của bạn là gì?
SF.

@SF, tôi không hiểu theo nghĩa có thể theo dõi được, nhưng chúng tôi đã kiểm tra một lựa chọn băng theo tiêu chuẩn 15 "micromet, và cũng chống lại nhau trên các miếng thép lớn để có ý nghĩa tổng thể.
Ethan48

3

Để có độ chính xác cao trong khoảng cách xa, điển hình là sử dụng các kỹ thuật khảo sát chung. Bạn sử dụng tổng đài ( như thế này ) sẽ giúp bạn có độ chính xác 1,5mm trong một lần chụp. Họ không có thước dây laser. Lặp đi lặp lại thiết lập / đọc với một số chỉnh sửa thống kê sẽ giúp bạn dễ dàng dưới 1mm. Cũng lưu ý rằng những thứ này là miễn dịch đối với sự giãn nở nhiệt của bất kỳ băng nào, nhưng tất nhiên chủ đề sẽ là. Điều này cũng có thể được cho phép mặc dù đi kèm với bù toán học.

Điều tốt là bạn không phải mua một trạm tổng. Bạn có thể thuê nó trong một vài ngày. Vẫn còn tốt hơn (phụ thuộc vào ngân sách) là để có được một người khảo sát để làm điều đó cho bạn. Đây có thể là cách để xem xét kinh nghiệm cần thiết để sử dụng loại bộ này. Sẽ mất một người mới bắt đầu một ngày chỉ để đứng lên chính xác trên một nhãn hiệu. Tôi nghĩ rằng độ chính xác mà bạn yêu cầu có thể đạt được với chi phí hợp lý.


OK, thú vị. Vì vậy, bản thân thiết bị này phù hợp với khả năng chịu đựng 1/16 "Tôi đang cố gắng đánh bại, nhưng bạn đang nói rằng với nhiều phép đo, có cách nào để có được độ chính xác cao hơn?
Ethan48

@ Ethan48 Có. Nó giống như đo chiều dài của một điếu xì gà. Lặp lại phép đo 10 lần và trung bình. Bạn sẽ có được độ chính xác tốt hơn so với chỉ bằng một phép đo. Có lần tôi đã dành cả ngày trên một ngọn núi để đọc 100 bài đọc với một cái gì đó giống với bộ này.
Paul Uszak

Vấn đề của bạn sẽ là kỹ thuật và kinh nghiệm. Toàn bộ trạm rất phức tạp và trong tất cả khả năng không thể được thiết lập trong chế tạo. Nó sẽ phải được bù đắp. Điều này dẫn đến một tải các kỹ thuật phân tán hình học và lỗi. Bạn có thể đạt được một cái gì đó như cải thiện độ chính xác gốc (n) trong đó n là số lần đọc (vòng). Sau đó, có phụ cấp cho các chuyển động nhiệt của chế tạo. Có thể là tốt nhất để có được một chàng trai trong một ngày.
Paul Uszak

Vâng, tôi là tất cả để mang lại cho một người có kiến ​​thức. Sự hiểu biết trước đây của tôi là các phương pháp thống kê có thể làm tăng độ tin cậy trong phép đo, nhưng không thực sự tăng độ chính xác, nhưng đó không phải là lĩnh vực tôi đã nghiên cứu thực sự.
Ethan48
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.