ölçme tekniği

1. ÖLÇME VE MUAYENE
• Metroloji
• Muayene Prensipleri
• Geleneksel Ölçme Aletleri ve Mastarlar
• Yüzeylerin Ölçülmesi
• İleri Ölçme ve Muayene Teknikleri
1
Ölçmenin Tanımı
Kabul edilmiş veya sabit bir sistem kullanarak,
bilinmeyen bir büyüklüğü bilinen bir standartla
karşılaştırma prosedürü
• Ölçme, bir parçanın uzunluğunu belirlemek için basit
bir lineer cetvel kullanmak da olabilir
• Veya bir çekme testi sırasında, kuvvete karşı yer
değiştirmenin gelişmiş bir ölçümünü de gerektirebilir
• Ölçme, belirli doğruluk ve kesinlik sınırları içinde,
ilgilenilen büyüklüğün sayısal bir değerini sağlar
2
Muayenenin Tanımı
Bir parça veya ürünün, bir boyutu gibi bir
karakteristiğinin, tasarım şartnamesine uygun olup
olmadığını muayene etme prosedürü
• Çoğu muayene prosedürü, ölçmeye dayanırken,
bazıları karşılaştırma yöntemlerini kullanır
− Karşılaştırma basitçe, parça karakteristiğinin,
tasarım şartnamesine uygun olup olmadığını
belirler
− Karşılaştırma, genellikle ölçmeden daha hızlıdır
ancak ilgilenilen karakteristiğin gerçek değeri
hakkında çok fazla bilgi sağlamaz
3
Metroloji
Ölçümbilim olarak tanımlanır
• Altı temel büyüklükle ilgilidir:
− Uzunluk
− Kütle
− Zaman
− Elektrik akımı
− Sıcaklık
− Işık yayınımı
4

2. Metroloji - devam
• Bu temel büyüklüklerden, diğer fiziksel büyüklükler
elde edilir; örn.:
− Alan
− Hacim
− Hız ve ivme
− Kuvvet
− Elektrik gerilimi
− Isı enerjisi
5
İmalat Metrolojisi
• İmalat metrolojisinde temel ilgi konusu, bir parça veya
üründe kendisini pek çok farklı şekilde ortaya çıkaran
uzunluk büyüklüğünün ölçümüdür
− Uzunluk ve genişlik
− Derinlik
− Çap
− Doğruluk, yassılık ve yuvarlaklık, vs.
− Yüzey pürüzlülüğü
6
Doğruluk ve Kesinlik
Doğruluk – ölçülen değerin ilgilenilen büyüklüğün
gerçek değeriyle uyuşma derecesi
• Bir ölçüm prosedürü, sistematik hataların olmaması
halinde doğrudur
− Sistematik hatalar, bir ölçümden diğerine tutarlı
olan, doğru değerden pozitif veya negatif
sapmalardır
Kesinlik – ölçme işlemindeki tekrar edebilirlik derecesi
• İyi kesinliğin anlamı, ölçme prosedüründeki tesafüdi
hataların en aza indirilmesidir
7
Şekil 44.1 - Ölçümde doğruluk ile kesinliğin değişimi:
(a) Yüksek doğruluk ancak düşük kesinlik;
(b) Düşük doğruluk ancak yüksek kesinlik; ve
(c) Yüksek doğruluk ve yüksek kesinlik
Geniş uyuşmazlık
Gerçek değer Gerçek değer
Küçük uyuşmazlık
Ölçümlerin
dağılımı
Ölçümlerin
ortalaması
8

3. Dünyadaki İki Geçerli Birim Sistemi
• Dünyada iki birim sistemi geçerli hale gelmiştir:
1. U.S. Alışılmış sistem (U.S.C.S.)
2. SI (Systeme Internationale d'Unites’in kısaltması)
- “metrik sistem”
9
Muayene Türleri
• Muayene, bir ürünün, bileşenlerinin, alt gruplarının
veya başlangıç malzemesinin tasarım
şartnameleriyle uyumlu olup olmadığını saptamak
için ölçme ve karşılaştırma (mastarlama) teknikleridir
• Muayene iki türe ayrılır:
1. Değişkenlerle muayene – ilgilenilen ürün veya
parçanın boyutları, uygun ölçme aparatlarıyla
ölçülür
2. Nitelikleriyle muayene – parçalar, tolerans
limitleri içinde olup olmadıklarının saptanması
için karşılaştırılır (mastarlanır)
10
Manuel Muayene
• Muayene prosedürleri genellikle elle (manuel)
gerçekleştirilir
• İş sıkıcı ve monotondur, bu durumda kesinlik ve
doğruluk ihtiyacı yüksektir
• Tek bir parçada bile önemli boyutların ölçümü saatler
sürebilir
• Manuel muayenenin zaman ve maliyeti nedeniyle,
her parçanın muayenesine olan ihtiyacı azaltmak için
genellikle istatistiksel örnekleme prosedürleri
kullanılır
11
Örnekleme (Numune Alma) Muayenesi
• Örnekleme (numune alma) muayenesi
kullanıldığında, numune parça sayısı, üretilen parça
miktarıyla kıyaslandığında genellikle küçüktür
− Numune boyutu, üretim miktarının % 1’i olabilir
• Mevcut parçaların tümü ölçülmediğinden, örnekleme
prosedüründe hatalı parçaların fark edilmeme riski
mevcuttur
− Risk, daha büyük numune miktarı ile azaltılabilir
− Ancak % 100’den daha az olduğundan, örnekleme
yönteminin kullanımının fiyatına göre iyi kalite
tolere edilmelidir
12

4. % 100 Muayene
• Teorik olarak, 100 iyi kaliteye ulaşmanın tek yolu %
100’ü muayene etmektir
− Böylece tüm hatalar ortaya çıkarılır ve sadece iyi
kalite parçalar geçer
13
Manuel % 100 Muayene
• Ancak % 100 muayene manuel yapıldığında, iki
problemle karşılaşılır:
1. Masraf – birim muayene maliyeti, gruptaki her
parçaya uygulanır
2. % 100 manuel muayenede, her zaman insan
hataları mevcuttur
• Bu nedenle manuel yöntemlerle % 100 kontrol, %
100 iyi kalite ürünü garanti etmez
14
Otomatik % 100 Muayene
ve Düzeltme Eylemi
• Otomatik % 100 muayene, aşağıdaki düzeltme
eylemlerinden birini veya her ikisini de sağlamak
üzere imalat işlemiyle bütünleştirilebilir:
1. Parçaların sınıflandırılması – kabul edilebilir ve
kabul edilemez gibi, parçaların iki veya daha
fazla kalite seviyelerine ayrılması
2. Değişebilirliği azaltmak ve kaliteyi iyileştirmek için
prosesteki telafi ayarlarına izin vermek amacıyla
muayene datasının devam eden imalat işlemine
geri beslemesi
15
Geleneksel Ölçme Aletleri ve Mastarlar
• Hassas Mastar Blokları
• Doğrusal boyutlar için ölçme aletleri
• Karşılaştırıcı aletler
• Sabit mastarlar
• Açısal ölçümler
16

5. Hassas Mastar Blokları
Diğer boyutsal ölçüm aletleri ve mastarların kıyasladığı
standartlar
• Şekil olarak genellikle kare veya dikdörtgendir
• Ölçüm yüzeyleri, boyutsal olarak doğru ve bir cm’nin
milyonda biri mertebesinde paralel hale getirilmiş ve
ayna yüzeyi gibi parlatılmıştır
• Hassas mastar blokları, belirli standart boyutlarda
veya set halinde mevcuttur. Set halinde olanlar,
değişik boyutta bloklardan oluşur
17
Doğrusal Boyutlar için Ölçüm Aletleri
• İki türe ayrılır:
− Dereceli ölçüm cihazları, nesnenin ölçüm için
karşılaştırılabildiği bir doğrusal veya açısal ölçek
üzerinde bir seri işaretlere (derece olarak
adlandırılan) sahiptir
− Derecesiz ölçüm cihazları bu tür ölçeğe sahip
değildir ve boyutlar arasında karşılaştırma
yapmakta veya dereceli bir cihaz tarafından ölçüm
için bir boyutu transfer etmekte kullanılır
18
Şekil 44.2 - Dış kaliperlerin iki boyutu (L.S. Starrett Co.’nin izniyle)
19 20
Şekil 44.3 - Sürgülü kumpas; aletin her iki yüzü de gösterilmiştir.
(L.S. Starrett Co.’nin izniyle)

6. 21
Şekil 44.4 - Verniyer kumpas (L.S. Starrett Co.’nun
izniyle)
Şekil 44.5 - Dış mikrometre, dijital okumalı, standart bir inç
boyutunda (L. S. Starret Co.’nin izniyle)
22
Mekanik Mastarlar: Komparatörler
• Mekanik mastarlar, gözlemeye izin vermek üzere
sapmayı mekanik olarak büyütecek şekilde
tasarlanmıştır
• Bu kategorideki en yaygın cihaz, temas noktasının
doğrusal hareketini, bir ibrenin dönmesine
dönüştüren ve yükselten komparatör’dür
− İbre 0,01 mm gibi küçük birimlerle derecelenir
− Uygulamaları: doğruluğun, yassılığın, paralelliğin,
kareliğin, yuvarlaklığın ve kaçıklığın ölçümü
23
Şekil 44.6 - Komparatör: sağdaki görünüş ibreyi ve dereceli yüzü,
soldaki ise cihazın arka kapağının çıkarılmış halini
göstermektedir (Federal Products Co., Providence, RI’nin
izniyle)
24

7. Şekil 44.7 - Kaçıklığı göstermek üzere komparatörün kurulması;
parça merkezi çevresinde döndükçe, merkeze göre dış yüzeyin
değişimleri ibre üzerinde gösterilir
Merkez
Temas
Komparatör
Yüzey plakası
Silindirik parça
25
Değişik Parçalar İçin Komparatörün Kullanımı
26
Elektronik Mastarlar
Doğrusal bir yer değiştirmeyi bir elektrik sinyaline
dönüştürme kapasitesine sahip transdüserlere dayalı
ölçme ve mastar cihazları
• Elektrik sinyali daha sonra yükseltilir ve dijital bir
okuma gibi uygun bir veri formatına dönüştürülür
• Elektronik mastarların uygulamaları, son yıllarda
mikroişlemci teknolojisinin sayesinde büyük bir
gelişme göstermiştir
• Bunlar yavaş yavaş geleneksel ölçüm ve mastar
cihazlarının çoğuyla yer değiştirmektedir
27
GEÇ/GEÇME Mastarları
Bu şekilde adlandırılmasının nedeni, bir mastarın limiti,
içine sokulan parçaya izin verirken diğerinin
vermemesidir
• GEÇ limiti – boyutu maksimum malzeme koşulunda
kontrol etmek üzere kullanılır
− Bu, bir delik gibi bir iç özelliğin minimum
boyutudur, ve bir dış çap gibi bir dış özellik için ise
maksimum boyuttur
• GEÇME limiti – incelenen boyutun maksimum
malzeme şartını kontrol etmekte kullanılır
28

8. Şekil 44.8 - Bir parçanın çapının ölçümü için Snap mastar; GEÇME ve
GEÇ mastar butonlarının yükseklik farkları abartılmıştır.
GEÇME mastar butonu
GEÇ mastar butonu
Parça
Örs
Çerçeve
29
Delik Mastarı
Şekil 44.9 - Delik mastarı;
GEÇ ve GEÇME tapalarının çapları arasındaki fark abartılmıştır.
GEÇ tapası
GEÇME tapası
Tutamak
30
Açıların Ölçümü
• Açılar, değişik açıölçer tipleri kullanılarak ölçülebilir.
Basit bir açıölçer, açısal birimlerle derecelendirilmiş
bir yarı dairesel kafa çevresinde dönebilen bir
bıçaktan oluşur
• Açı ölçümünde yüksek hassasiyet, bir sinüs çubuğu
kullanarak yapılabilir.
31
Şekil 44.10 - Verniyer skalasına sahip bir açıölçer;
32
Parça

9. Şekil 44.11 - Bir sinüs çubuğunun kullanım düzeneği
Ölçülecek parça
Sinüs Çubuğu ile Açı Ölçümü
Mastar blokları
Sinüs çubuğu
Rulo
Sin A = H/L
33
Yüzeylerin Ölçümü
• İki parametre göz önüne alınır:
− Yüzey dokusu – çoğu kez yüzey pürüzlülüğü
olarak ölçülen, yüzeyin geometrisi
Yüzey pürüzlülüğü – Yüzeyi oluşturan malzeme
ve yöntem tarafından belirlenen, nominal
yüzeyden küçük, dar aralıklı sapmalar
− Yüzey bütünlüğü – yüzeyin hemen altındaki
malzeme karakteristikleriyle ve kendisini oluşturan
imalat yöntemlerinin neden olduğu bu yüzeyaltı
tabakada meydana gelen değişikliklerle ilgilenir
34
Yüzey Pürüzlülüğünün Ölçümü
• Yüzey pürüzlülüğünü belirlemek için üç yöntem:
1. Standart test yüzeyleriyle sübjektif karşılaştırma
2. Elektronik Komparatörler
3. Optik teknikler
35
Yüzey Dokusunun Ölçümü için
İğne Uçlu Cihazlar
• Tırnak testine benzer ancak daha bilimsel
• Bu elektronik cihazlarda, koni şekilli bir elmas iğne
ucu, sabit ve yavaş bir hızda test yüzeyini kateder
• İğnenin kafası yatay olarak ilerlerken, kendisi yüzey
sapmalarını izlemek üzere dikey olarak da hareket
eder
• Dikey hareket, yüzeyin topoğrafyasını simgeleyen bir
elektronik sinyale dönüştürülür
36

10. Şekil 44.13 - İğne uçlu aparatın çalışmasını gösteren çizim. İğne
kafası yüzey boyunca yatay hareket ederken iğnenin kendisi
yüzey profilini izlemek üzere dikey hareket eder. Dikey hareket
ya: (1) yüzeyin bir profiline, veya (2) ortalama pürüzlülük
değerine dönüştürülür
Parça
İğne kafası
İlerleme yönü
İğnenin dikey hareketi İğne
37
İleri Ölçme ve Muayene Teknolojileri
• Modern imalatta, manuel ölçme ve mastarlama
tekniklerinin yerini almaktadır
• Temaslı veya temassız algılayabilen yöntemleri
içerir:
1. Koordinat ölçüm makinaları (CMM)
2. Lazerler
3. Makina gözlemi
4. Diğer temassız teknikler
38
Koordinat Ölçüm Makinaları (CMM)
Bir temas probundan ve bu probu, parçanın özelliklerine
veya yüzeylerine göre üç boyutta konumlandıran bir
mekanizmadan oluşan ölçme makinası
• Prob, parçaya göre izafi harekete izin veren bir
yapıya tespit edilir
• Parça yapıya bağlı tabla üzerine sabitlenir
• Probun konum koordinatları, parça geometrisi
datasını elde etmek üzere temas ederken hassas
şekilde kaydedilebilir
39
Şekil 44.14 - Koordinat ölçüm
makinası
(Brown & Sharpe
Manufacturing Co.’nin
izniyle)
40

11. CMM Probları
• Probun nötr konumundan en küçük sapmasında
işaret veren hassas elektriksel kontaklı, modern
“dokun-tetikle" probları
− Temas halinde, koordinat konumları, fazladan
katedilen mesafe ve prob boyutu için ayarlayarak
CMM kontroler’i tarafından kaydedilir
41
CMM’in Üstünlükleri
• Yüksek verimlilik - bir CMM geleneksel manuel
yöntemlere oranla karmaşık kontrol prosedürlerini
çok daha kısa sürede gerçekleştirebilir
• Geleneksel yöntemlere göre daha yüksek doğruluk
ve kesinlik
• Azaltılmış insan hatası
• Esneklik - bir CMM çok değişik parça
konfigürasyonlarını muayene etmek için
kullanılabilen, genel amaçlı bir makinadır
42
Lazerlerle Ölçümler
• Laser “light amplification by stimulated emission of
radiation” un kısaltmasıdır
• Ölçüm uygulamalarında kullanılan lazerler, görünür
aralıkta ışık yayan düşük güçlü gaz lazerleridir
• Lazer ışık ışını:
− Yüksek derecede monokromatiktir – ışık tek bir
dalga boyuna sahiptir
− Yüksek oranda koherandır – ışık ışınları paraleldir
• Bu özellikler, ölçme ve muayenenin pek çok
uygulamasında kullanılmasını desteklemiştir
43
Tarayıcı Lazer Sistemleri
Bir nesneden süpürerek geçen bir ışın üretmek üzere
dönen bir aynadan yansıtılan bir lazer ışını kullanır
• Nesnenin uzak ucundaki bir ışık algılayıcısı
(fotodetektör), taraması sırasında obje tarafından
kesintiye uğratıldığı kısa süre hariç lazer ışınını
algılar
• Bu zaman periyodu, büyük doğrulukla çok kısa
sürede ölçülebilir
• Bir mikroişlemci sistemi, lazer ışınının yolundaki
nesnenin boyutuyla ilgili olan kesintiye uğrama
süresini ölçer ve bu değeri doğrusal bir boyuta
dönüştürür
44

12. Şekil 44.15 - Silindirik parçaların çaplarını ölçmekte kullanılan
tarayıcı lazer sistemi; lazer ışınının kesintiye uğrama süresi, D
çapıyla orantılıdır
Işık detektörü
Odaklayıcı mercek
Paralelleştirici mercek
D çapındaki parça
Dönen ayna
Lazer ışını
Lazer
Zaman
Gerilim
45
Şekil 44.16 - Parçanın D boyutunun ölçümü için lazer ışınıyla
üçgen oluşturmanın prensibi; bu şekilde, parçanın, bilinen
iki noktadan uzaklığı ölçülebilir
Lazer
Pozisyona duyarlı
fotodetektör
Lazer ışını
Işık noktası
D = H – R H – L cot A 46
Parça
Makinayla Gözleme
Bazı faydalı uygulamalar için görüntü verisinin bilgisayar
tarafından gözlenmesi, işlenmesi ve yorumlanması
• 2-D sistemler, sahneyi bir düzlem olarak görür
− Örnekler: düzlemsel bir yüzeydeki özellikler için
boyutsal ölçümleme ve mastarlama, bileşenlerin
varlığını kanıtlama ve kontrol etme
• 3-D görüntü sistemleri, sınır veya şekillerin varlığını
gerektirir
• Mevcut uygulamaların büyük çoğunluğu 2-D’dir.
47
Şekil 44.17 - Makinayla gözleme sisteminin çalışması
Kararlar ve eylemler
Yorumlama
Görüntü işleme ve
analizi
Görüntü algılama
ve sayısallaştırma
Kamera
Işık kaynağı
Parçalar
Hareketli konveyör
48

13. Görüntü Alma ve Sayısallaştırma – 1.Adım
• Görüntüyü daha sonraki işleme için depolamak üzere
bir sayısallaştırma sistemine bağlı bir video
kameradan oluşur
• Nesne üzerine odaklanmış kamera aracılığıyla,
görüntü alanını ayrık resim elemanlarının (pikseller)
matrisine bölerek bir görüntü elde edilir.
− Her bir pikselin, sahnenin bir kısmının ışık
yoğunluğuyla doğru orantılı bir değer olduğu
varsayılır
49
Görüntü Alma ve Sayısallaştırma - devam
• Bir ikili görüntü sisteminde, ışık yoğunluğu iki
değerden birine indirilir
− Siyah veya beyaz = 0 veya 1
• Her piksel değerleri seti, bir bilgisayar belleğine
depolanan bir çerçeve (frame)’dir.
− Bir çerçevedeki piksel değerlerini okuma, Avrupa
sisteminde 25 Hz, U.S. Sisteminde 30 Hz’de
gerçekleştirilir
50
Şekil 44.18 - Görüntü alma ve sayısallaştırma:
(a)ekran, aydınlık bir zemine karşı koyu renkli bir parçadan oluşur;
(b) Ekran üzerine yüklenmiş 12 x 12’lik bir piksel matrisi
51
Şekil 44.18’deki görüntü için, bir ikili görüntü sistemindeki piksel
değerleri
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1
1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1
1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1
1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1
1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1
1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
52

14. Görüntü İşleme ve Analiz – 2.Adım
• Her bir çerçevedeki veri, bir ekran içinde analiz
edilmelidir (1/30 veya 1/25 s)
• Görüntü verisini analiz etme teknikleri:
1. Kenar tespiti – bir nesnenin sınırlarının
yerleşimlerini saptama
Sınırlardaki bitişik pikseller arasında ışık
yoğunluğundaki kontrastı tanımlayarak yapılır
2. Özellik çıkarsama – bir görüntünün, alan,
uzunluk, çap, çevre ve açı oranı gibi özellik
değerlerinin saptanması
53
Yorumlama – 3.Adım
Nesnenin tanımlanmasıyla ilgilidir
• Görüntüdeki nesnenin, önceden tanımlanmış
modellerle veya standart değerlerle kıyaslanarak
tanımlanması
− Çıkarsanmış özelliklerle yapılır
− Yaygın bir teknik, bir görüntünün bir ya da birkaç
özelliğinin, bilgisayar belleğine depolanmış bir
modelin (şablonun) buna karşı gelen özellikleriyle
karşılaştırıldığı şablon uydurma’dır.
54
Makinayla Gözlem Uygulamaları
1. Muayene
2. Parça tanımlama
3. Görsel kılavuz ve muayene
4. Güvenliğin görüntülenmesi
55
Makinayla Gözleme Muayenesi
• En önemli kategori – tüm endüstriyel makinayla
gözleme uygulamalarının yaklaşık % 90’ını kapsar
• En yaygın uygulamalar, yüksek maliyetli
programlama ve yerleştirmenin pek çok ünite
tarafından yapıldığı seri üretimdedir
• Tipik amaçları:
− Boyutsal ölçüm ve mastarlama
− İspatlama işlevleri
− Hataların ve süreksizliklerin tanımlanması
56