Mengukur jarak yang lebih jauh dengan akurasi tinggi

Saya terlibat saat ini dalam pembuatan struktur baja dengan panjang 5-50 kaki. Saat ini, kami mengukur struktur ini dengan pita pengukur komersial varietas taman. Sebagian besar waktu, kami bekerja dengan toleransi sekitar +/- 1/16 "dan tidak memiliki masalah. Baru-baru ini, kami mencoba membuat beberapa item dengan toleransi yang sangat tinggi (setidaknya +/- 1 / 32 ", mendekati 1/64" atau 0,016 ") Toleransi ini karena kriteria visual bukan mekanis, tetapi masih sangat penting bagi manajemen kami.

Pertanyaan saya adalah, bagaimana kita bisa mengukur jarak semacam ini dengan tingkat ketelitian seperti itu? Saya siap memesan beberapa pita NIST yang bisa dilacak, tetapi tidak jelas bagi saya apakah mereka benar-benar akan memperbaiki situasi. Apakah ada teknologi atau teknik lain yang secara praktis dapat diterapkan dalam pengaturan fabrikasi? Apakah ada alat survei yang cukup akurat untuk menyelesaikan masalah? Biaya jelas merupakan faktor, tetapi kami lebih mementingkan pengulangan dan ketahanan daripada harga.

Saya menyadari toleransi ini akan terdengar konyol bagi kebanyakan orang, tetapi saya membayangkan bahwa beberapa industri lain mungkin harus melakukan hal yang sama, mungkin mesin besar untuk kapal atau komponen pembangkit listrik?

— Ethan48
sumber

Lokasi wahana antariksa di pinggiran tata surya diukur dengan akurasi beberapa cm ... jadi itu tergantung seberapa banyak Anda ingin berinvestasi dan seberapa tepat Anda ingin pergi.

— SF.

Jawaban:

Untuk mendapatkan akurasi semacam itu pada skala itu tidak sepele dan mungkin tidak akan murah.

Untuk ukuran yang lebih kecil hingga beberapa meter, CMM portabel akan menjadi pilihan ( inilah contohnya ). Ini memiliki akurasi pada urutan 10 m dan digunakan untuk hal-hal seperti pembuatan mobil high-end / F1. $\mu$

Namun, instrumen tipe CMM tidak akan berguna untuk apa pun yang lebih besar dari beberapa meter karena dibatasi oleh panjang lengan dan harus diperbaiki di tempat saat mengukur untuk mendapatkan hasil yang masuk akal. Untuk potongan yang lebih besar, pilihan performa terbaik adalah semacam pelacak laser ( contoh ). Ini juga memiliki pengulangan yang cukup baik (~ 20 m). $\mu$

Versi yang saya lihat adalah interferometer pemindahan fasa, yang menembakkan laser ke reflektor-retro dalam bola logam yang diletakkan di permukaan. Mereka digunakan oleh orang-orang seperti Boeing / Airbus untuk memeriksa toleransi pada pembuatan pesawat.

Ini tidak murah pelacak laser sekitar $ 80.000. Pengukur jarak laser survei konvensional jauh lebih murah tapi saya tidak yakin mereka akan memiliki akurasi yang sesuai.

— nivag
sumber

CMM portabel yang Anda daftarkan dibatasi oleh panjang lengan juga. Anda dapat memindahkannya, tetapi itu hanya berguna ketika lengannya diam. Anda mulai memindahkannya di antara pengukuran bagian yang sama dan Anda akan memiliki pembacaan yang tidak berguna.

— Trevor Archibald

Terima kasih Nivag, saya pikir itu mungkin hal yang kita cari. @TrevorArchibald, jadi apakah Anda mengatakan kami perlu mengatur alat di posisi diam, terhadap semacam permukaan referensi dan selalu mengambil pengukuran kami dari sana? Itu tidak ideal, tetapi bisa dilakukan.

— Ethan48

@ Ethan48 Ya, begitulah cara lengan Faro bekerja. Ini masih cukup portabel, tidak perlu dikalibrasi setiap kali Anda memindahkannya, tetapi ia melakukan semua perhitungannya dengan mengacu pada basisnya, jadi jika basis bergerak, pengukuran Anda tidak aktif.

— Trevor Archibald

@ TrevorArchibald Ya itu maksud saya. Membacanya lagi tidak begitu jelas. Akan diedit.

— nivag

Bahkan pita pengukur logam terbaik rentan terhadap ekspansi termal yang signifikan pada jarak yang jauh.

Coba perangkat pengukur laser ('meteran elektronik') sebagai gantinya: http://www.engineersupply.com/Laser-Measurers.aspx

Ukuran jarak laser, pelat datar yang dijepit ke objek, dan beberapa shim dari ketebalan yang diketahui, harus menjadi yang Anda butuhkan untuk menemukan sesuatu dengan tepat pada jarak yang jauh.

— pengguna2790167
sumber

Terima kasih! Kami tentu saja menggunakan kaset laser untuk jarak yang sangat jauh, tetapi sejauh yang saya tahu, bahkan Leica hanya menjanjikan +/- .040 yang tidak jauh lebih akurat daripada yang kita dapatkan dengan kaset. Ekspansi termal pasti menjadi signifikan di sekitar sini. Untungnya, suhu diatur dengan cukup baik di toko kami, sehingga mungkin dapat dikelola. Saya membaca bahwa koefisien ekspansi termal adalah 6,7x10 ^ -6 yang menurut saya berarti 0,004 "per derajat lebih dari 50 '. Lebih penting lagi, karena baik pita dan strukturnya adalah baja (dan berorientasi pada arah yang sama,) tidak akan' t mereka berkembang dengan cara yang sama? Apakah itu pernyataan yang naif?

— Ethan48

Jika keduanya sama-sama kelas baja, mereka harus berkembang dengan jumlah yang sangat mirip. Saya setuju dengan angka 0,004 "/ derajat F Anda. Jika perangkat laser tidak cukup akurat, yang bisa saya pikirkan adalah semacam eksperimen Fizeau gila yang dilakukan secara terbalik.

— user2790167

Ya, itu yang terbaik yang pernah saya buat sejauh ini, tapi jelas tidak terlalu praktis. Dari apa yang saya mengerti itulah cara mereka mengkalibrasi kaset induk di tempat pertama.

— Ethan48

Bagaimana Anda tahu apa akurasi / kesalahan pengukuran Anda?

— SF.

@ SF, saya tidak bisa dilacak, tetapi kami telah memeriksa pilihan kaset dengan standar mikrometer 15 ", dan juga saling bertentangan pada potongan baja besar untuk mendapatkan kesan keseluruhan.

— Ethan48

Untuk akurasi tinggi jarak jauh, biasanya menggunakan teknik survei umum. Anda menggunakan total station ( seperti ini ) yang akan memberi Anda akurasi 1.5mm dalam satu bidikan. Itu bukan pita pengukur laser. Pengaturan / pembacaan berulang dengan beberapa koreksi statistik akan membuat Anda dengan mudah di bawah 1mm. Perhatikan juga bahwa ini kebal terhadap ekspansi termal pita apa pun, tetapi tentu saja subjeknya. Ini juga dapat diizinkan untuk meskipun dengan kompensasi matematika datang.

Hal baiknya adalah Anda tidak perlu membeli total station. Anda dapat menyewanya selama beberapa hari. Lebih baik lagi (bergantung pada anggaran) adalah dengan mengajak orang survei untuk melakukannya untuk Anda. Ini mungkin cara untuk mempertimbangkan pengalaman yang diperlukan untuk menggunakan kit semacam ini. Butuh seorang pemula sehari hanya untuk berdiri dengan akurat di atas sebuah tanda. Saya pikir akurasi yang Anda minta dapat dicapai dengan biaya yang masuk akal.

— Paul Uszak
sumber

Oke, menarik. Jadi instrumen itu sendiri baik tentang toleransi 1/16 "yang saya coba kalahkan, tetapi Anda mengatakan bahwa dengan berbagai pengukuran ada cara untuk mendapatkan yang lebih akurat?

— Ethan48

@ Ethan48 Ya. Ini sama dengan mengukur panjang cerutu. Ulangi pengukuran 10 kali dan rata-rata. Anda akan mendapatkan akurasi yang lebih baik daripada itu dari pengukuran tunggal. Saya pernah menghabiskan satu hari penuh di gunung untuk mengambil 100 bacaan dengan sesuatu yang mirip dengan kit ini.

— Paul Uszak

Masalah Anda adalah teknik dan pengalaman. Total stasiun sangat rumit dan kemungkinan tidak dapat diatur di atas fabrikasi. Itu harus diimbangi. Ini mengarah ke gudang teknik geometri dan penyebaran kesalahan. Anda mungkin mencapai sesuatu seperti peningkatan akurasi root (n) di mana n adalah jumlah bacaan (putaran). Lalu ada kelonggaran untuk gerakan termal dari fabrikasi. Mungkin yang terbaik untuk mendapatkan seorang pria dalam sehari.

— Paul Uszak

Ya, saya semua untuk membawa seseorang dengan pengetahuan. Pemahaman saya sebelumnya adalah bahwa metode statistik dapat meningkatkan kepercayaan dalam pengukuran, tetapi tidak benar-benar meningkatkan akurasi, tetapi itu bukan bidang yang saya pelajari sebenarnya.

— Ethan48