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Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 1/17 IMPIEGO DI STRUMENTAZIONE LASER NEL COLLAUDO.

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1 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 1/17 IMPIEGO DI STRUMENTAZIONE LASER NEL COLLAUDO GEOMETRICO DI MACCHINE UTENSILI DI GRANDI DIMENSIONI IN AMBIENTI DEBOLMENTE CONTROLLATI Laureando: FEDERICO BENINI Correlatori: Dott. GIACOMO GELMI Ing. ALBERTO SIRONI Ing. ANDREA MAGALINI Relatore: Prof. DAVID VETTURI

2 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 2/17 IL COLLAUDO COMPETITIVITA MIGLIORI TECNICHE DI REALIZZAZIONE STRUMENTI DI VERIFICA ADATTI COLLAUDO V X

3 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 3/17 IL COLLAUDO 2.5 m 20 m

4 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 4/17 APPLICAZIONI LASER POSIZIONAMENTO V V RETTILINEITA V ? PARALLELISMO V ? QUADRATURA V ? LABORATORIO REPARTO PRODUZIONE

5 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 5/17 Obiettivi della Tesi 1) Valutare INCERTEZZA di MISURA strumentazione LASER: - Misure di RETTTILINEITÀ di assi appartenenti ad un piano ORIZZONTALE - AMBIENTE NON CONTROLLATO 2) Valutare INCERTEZZA di MISURA strumentazione TRADIZIONALE 3) CONFRONTO fra PRESTAZIONI di misura in termini di INCERTEZZA

6 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 6/17 Quadro Normativo NORMAZIONE RIGARDUANTE IL COLLAUDO Raccomandazioni GENERALI COLLAUDO Macchine Utensili Norme Specifiche per Tipologia di Macchina Serie ISO 230 Precisione Geometrica Precisione di posizionamento Valutazione Effetti Termici Interpolazione Circolare Emissione Sonora Spostamenti in diagonale Incertezza Controllo Geometria ed Allineamenti Prove di Lavoro

7 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 7/17 Appoggi Livella Elettronica Misura di rettilineità SCOSTAMENTO dalla RETTILINEITÀ: Sr Sr (Scostamento dalla rettilineità) A B Profilo rilevato Metodi tradizionali Percorso teorico Riferimento rettilineo Microscopio a sdoppiamneto dimmagine

8 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 8/17 Misura di rettilineità Metodo interferometrico SENSORE RIFLETTOREINTERFEROMETROTESTA LASER f1f1 f1+Df1f1+Df1 f2+Df2f2+Df2 f2f2

9 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 9/17 Prove sperimentali preliminari Influenza delle condizioni ambientali Parametri di misura sottoposti a valutazione: 1) GRADO di CONTROLLO delle CONDIZIONI AMBIENTALI 2) DISTANZA D fra OTTICHE di MISURA

10 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 10/17 Prove sperimentali preliminari Diagramma di taratura COSTRUZIONE di un DIAGRAMMA di TARATURA: RILEVAZIONE LASER degli SPOSTAMENTI; Distanza OTTICHE : D Impostazione software: T ms INTERFEROMETRO

11 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 11/17 Prove sperimentali preliminari Indicatore variabilità s Mn DIAGRAMMA DI TARATURA PARAMETRO che quantifica LA VARIABILITA Rappresentazione dellINCERTEZZA Identificazione SPERIMENTALE di s Mn

12 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 12/17 Valutazione dellincertezza GUM vs Monte Carlo Y= f I ( X 1 ± D x 1,X 2 ± D x 2,…,X n ± D x n ) I =livella, laser, microscopio Letture: [X 1 ± D x 1,X 2 ± D x 2,…,X n ± D x n ] A B Profilo rilevato Scostamento dalla rettilineità: S R GUM MCM = Monte Carlo Method GUM = Guide Uncertainty Measurement LASER, LIVELLA MICROSCOPIO SRSR Fascia dei profili possibili

13 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 13/17 Verifiche Sperimentali Prove comparative COMPATIBILITA RISULTATI: GEOMETRIA PROFILO STIMA ed INCERTEZZA dello SCOSTAMENTO dalla rettilineità LASER LIVELLA MICROSCOPIO 15 m

14 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 14/17 Verifiche Sperimentali Geometria del profilo Incertezza dello scostamento GEOMETRIA PROFILO STIMA SCOSTAMENTO LASER MICROSCOPIO LASER LIVELLA

15 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 15/17 Verifiche sperimentali Variabilità letture Variabilità letture PROVE PRELIMINARI Variabilità letture VERIFICHE SPERIMENTALI

16 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 16/17 Verifiche sperimentali LASER Prove Preliminari LASER Verifiche SPERIMENTALI MICROSCOPIO LASER Prove Preliminari LASER Verifiche SPERIMENTALI LIVELLA

17 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 17/17 CONCLUSIONI VARIABILITA delle LETTURE è PROPORZIONALE al RILASSAMENTO del controllo delle CONDIZIONI AMBIENTALI RILEVAZIONE fattori INFLUENZA è INSUFFICIENTE INCERTEZZA della strumentazione LASER è superiore allINCERTEZZA ottenibile con la strumentazione TRADIZIONALE INCERTEZZA è COMPARABILE solo allinterno di campi di misura di 2-3 metri ALEATORIE verifiche LASER su oggetti a SVILUPPO VERTICALE APPLICAZIONI software PRONTAMENTE UTILIZZABILI nelle prove di COLLAUDO

18 Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea 3 Febbraio 2005 Federico Benini 18/17 [2] UNI EN ISO 230-1:2003 : Codice di prova per le macchine utensili Precisione geometrica delle macchine utensili in funzionamento a vuoto o in condizioni di finitura. [4] Guide to the expression of uncertainty in measurements -Supplement 1 : Numerical Methods for the Propagation of Distributions (provisional draft),2004. [5] Giulio Barbato. Misurare per decidere. Progetto Leonardo, [8] W.G. Steele H.W. Coleman. Experimentation and uncertainty analysis for engineers. Willy Interscience, [10] Giacomo Gelmi. Seminario: Il collaudo delle macchine utensili. Facoltà di Ingegneria, Brescia [11] Ernest O. Doebelin. Measurement systems. McGraw-Hill, [18] Agilent Technologies, Inc. Laser and Optics - Users Manual, [21] Silvano Donati Franco Docchio. Linterferometro laser per lindustria. AEI,1995. [13] AA.VV. Manuale delle macchine utensili. Tecniche nuove, [16] Woodruff Baldwin, Truhe. Laser optical components for machine tool and other calibrations. Hewlett-Packard Journal, April questions ?!?


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