PAYLAŞ

Sensörlerin ve ölçüm enstrümanlarının karakteristikleri ve ölçüm belirsizlikleri sık kullanım, yaşlanma ve çevresel faktörler sebebiyle zamanla değişebilir. Bu sebeple, düzenli aralıklarla kalibre edilmeleri gerekir. Bu amaçla kullanılan kalibrasyon ekipmanları ise ulusal standartlara göre takip edilebilir ve uluslararası kalite kontrol standartlarına uygun olmalıdır. Bu uygunluk da kalibrasyon sertifikaları ile deklare edilebilmelidir. Kistler üretim merkezleri, akredite laboratuvarlarında gerçekleştirdiği kalibrasyon işlemlerini ulusal ölçüm piramitlerinin en üst noktasında yer alan metroloji enstitülerinden onaylı kalibrasyon sertifikaları ile sunabilmektedir.

Her kalibrasyon sürecinde sensörler bilinen bir fiziksel girdiye maruz bırakılırlar ve karşılığınde verdikleri çıktılar kaydedilir. Bu çıktılar aynı zamanda takip edilebilir bir şekilde kalibre edilmiş referans ile de ölçülür. Bu ölçüm, tercih edilen metoda göre bütün bir ölçüm aralığını ya da bir kısmını kapsayacak şekilde yapılır.

Bu bağlamda, Kistler’in kendi sensör ve elektronik sinyal işleme ünitelerine yönelik uyguladığı 3 temel yöntem bulunmaktadır: Tek bir noktada kalibrasyon, Sürekli kalibrasyon, Farklı noktalarda adım adım (aşamalı) kalibrasyon.

Resim 1: Sürekli kalibrasyon.

Sürekli kalibrasyon tipi piezoelektrik teknolojiye sahip sensörlere uygulanmaktadır. Dinamik ve yüksek doğrulukta ölçüm yapabilen bu sensörlere belirli bir zaman içerisinde hedef bir yük değerine kadar yük uygulanır ve aynı formda geri çekilir. Bu şekilde oluşan veriye orijini sıfırdan geçecek şekilde “en iyi doğru” çizilerek hassasiyet değeri elde edilir. Aynı sensörden, çok geniş bir aralıkta doğruluktan ödün vermeden faydalanmak için 3 ayrı skalada kalibrasyon icra edilir. Bu şekilde, örneğin, 1000 N kapasiteye sahip bir sensör 1000 N, 100 N ve 10 N olmak üzere üç aralıkta kalibre edilerek ayrı hassasiyet değerleri (kalibrasyon katsayıları) elde edilmekte ve kullanıcıya sunulmaktadır.

Resim 2: Aşamalı kalibrasyon.

Aşamalı kalibrasyon modeli daha sıklıkla piezoelektriğe göre daha statik ölçümlerde kullanılan kuvvet ve tork sensörlerinde uygulanmaktadır. Bu yöntemde uygulanan referans yük belli bir süre beklendikten ve sensör çıktısının stabilize olduğundan emin olunduktan sonra aşamalı olarak arttırılır ve azaltılır. Ardından “en iyi doğru” çizilerek hassasiyet değerleri saptanmaktadır.

Tek bir noktada kalibrasyon modeli ise kullanıcının ölçüm almak istediği ve yüksek doğrulukta sinyal almak istediği bir nokta varsa talep üzerine uygulanan bir hizmettir.

Kistler Kalibrasyon Tipleri:

Tekrar kalibrasyon, birçok sensör ürününe uygulanabilen ve belirli aralıklarla yapılması tavsiye edilen bir operasyondur. Kistler Teknoloji Merkezleri’nde yapılabilen bu işlem kontrollü laboratuvar koşullarında, kısa sürelerde ve uygulama odaklı bir şekilde gerçekleştirilmektedir.

Kistler, tabloda verilen aralıklarla sensör ve elektronik ölçüm ünitelerinin kalibrasyonunu tavsiye etmektedir.

Uygulama odaklı her kalibrasyonda ölçüm aralığı, yükleme profilleri, sınır koşulları ve değerlendirme algoritmaları sensör ve uygulamalarına uygun şekilde belirlenmektedir. Uygulamaya özel sınır koşulları daha çok ölçüm yapılan eksen sayısı, sıcaklık, frekans ve mekanik önyükleme formlarını ifade etmekte ve kalibrasyon prosedürünü şekillendirmektedir.

Tablo 1: Kistler tarafından önerilen tekrar kalibrasyon aralıkları.

Örneğin, otomotiv sektöründe araç geliştiren mühendislerin kullandığı WFT (Wheel Force Transducer – Teker Kuvvet Transdüseri) ekipmanlarını ele alalım. ArGe sürecinde araç dinamiği modellerini mutlaka deneylerle doğrulamak ya da performans testi yapmak durumunda olan ekipler bu amaçla, 3 eksende kuvvet ve moment ölçümünde kullanılan WFT sensörlerini kullanmaktadırlar. Kistler, bu sensörlerin kalibrasyonu için özel bir hexapod kalibrasyon platformu geliştirilmiştir.

Bu platform, kinematik hesaplamalarla belirlenmiş hareket formlarını gerçekleştirerek üzerinde bulunan diskin merkezinde çizgisel (kuvvet) ve açısal (moment) yüklemeler oluşturabilmektedir.

Uygulamaya özel tekrar kalibrasyona bir diğer örnek de kesme kuvveti ölçüm sensörleri ile verilebilir. Bu sensörler talaşlı imalat esnasında kesici takım üzerinde oluşan yükleri ölçmekte ve özel tasarlanan bir platformda kalibre edilmektedirler.

Resim 3: Kistler WFT sensör uygulaması ve hexapod üzerinde 6 eksenli kalibrasyonu.

Yerinde kalibrasyon yöntemi daha çok endüstriyel üretim ortamında tekil ya da sisteme entegre bir şekilde çalışan sensörler için tercih edilmektedir.

Örneğin, bir kaynak makinesine, servo prese, robota ya da perçin makinesine yapılmış bir sensör uygulaması için duruş ve sevk süreleri yanısıra nakliye riklerini minimuma indirmek için yerinde kalibrasyon yöntemi uygundur. Bu amaçla sensöre ya da sisteme özel ölçüm cihazları sunulmaktadır.

Resim 5’teki örneklerden ilki bir punto kaynak makinesinin uyguladığı kuvveti ölçen özel bir sensör ve elektronik ünite sistemidir.

Bir diğer uygulama ise bir preste oluşan basma kuvveti ölçümü üzerinden verilebilir. Pres kaidesine monte edilen gerinim sensörünün basma yönünde yerleştirilmiş bir yük hücresi ile kalibrasyonu bu duruma güzel bir örnek teşkil etmektedir. Ya da elektrik motor testinde kullanılan bir tork sensörünün yük doğrulaması farklı bir yöntemle sahada gerçekleştirilebilir.

Resim 4: Kistler talaşlı imalatta kesme kuvveti ölçüm sensörü ve 3 eksenli kalibrasyon cihazı.

Akredite kalibrasyon ise ISO/IEC 17025’e göre akredite olmuş bir süreçtir. Uluslararası kabul gören standart ve prosedür talimatlarına uygun ve yine akredite bir kuruluş tarafından denetlenen laboratuvarlarda gerçekleştirilmektedir.

Bazen tekrar kalibrasyon için gönderilen sensörlerin belirsizlik değerleri, aşırı yüklenme ya da uzun süreli yıpranmaya bağlı olarak, kalibre edilebilir sınırların üzerine çıkmış olabilir. Bu durmlarda sensörler ya da elektronik sistemler onarım görmekte ve orjinal kalibrasyonun aynısı olan hat sonu kalibrasyonu (EOL: End of Line) uygulanmaktadır.Dolayısıyla bu hizmet uygulamaya özeldir ve sadece üretim merkezlerinde verilmektedir.

Sonuç olarak üretim ve ArGe süreçlerinde ölçüm ne kadar önemliyse düzenli kalibre edilen sensörlerin kullanımı da o kadar hassas bir konudur. Kistler, sağladığı sensör ve ölçüm sistemlerinin doğruluğunu garanti etmek için en hassas ve uygulamaya özel kalibrasyon süreçlerini sunabilmektedir.

Resim 5: 1- Kuvvet sensörü ile gerinim sensörünün kalibrasyonu, 2- Punto kaynak makinesi kuvvet ölçümü, 3-Tork sensörü yük doğrulaması.

Fırat Öğüten

Satış Destek Mühendisi

Kistler Turkey Ltd.

www.kistler.com