Teplotní odchylky jsou jedním z hlavních faktorů nejistoty měření při měření na souřadnicových měřicích strojích. Teplota stroje a obrobku má přímý vliv na výsledek měření. Kromě časových a prostorových teplotních gradientů jsou ovlivňujícími faktory také zbytkové teplo obrobku (např. z obrábění a manipulace) a zdroje tepla v měřicím zařízení (např. motory, světelné zdroje). motory, světelné zdroje).
Primárními tepelně indukovanými zdroji nejistoty měření jsou lineární roztažnost obrobku a měřicích systémů instalovaných v měřicím zařízení s rostoucí teplotou. Další tepelně indukované odchylky měření jsou způsobeny deformací měřicího zařízení a změnou délky stylusu při dotykovém měření. Tyto vlivy nejsou u většiny přístrojů korigovány. Velikost odchylky měření se liší v závislosti na koeficientu tepelné roztažnosti materiálu obrobku. Teplotní korekce výsledků měření není nutná pouze v případě, že je po celou dobu měření udržována referenční teplota. To znamená konstantní teplotu 20 °C jak pro celý souřadnicový měřicí stroj (CMM), tak pro obrobek.
Tepelně indukovaná změna délky
Čím větší je koeficient tepelné roztažnosti α materiálu, délka L0 obrobku a teplotní odchylka ΔT od referenční teploty, tím větší je tepelně indukovaná odchylka délky ΔL:
ΔL = α - L₀ - ΔT
Bez teplotní kompenzace je například výsledkem měření délky 100 mm dlouhého obrobku PVDC při teplotě 25 °C a měřicích systémech namontovaných na ocelových tyčích odchylka měření přibližně 70 µm.
S rostoucí teplotou se obrobek rozšiřuje a odchylka měření se zvyšuje. Protože se měřicí systémy také rozšiřují, odchylka měření se částečně vyrovnává (obr. 1). Proto byla ve výše uvedeném příkladu změna délky měřicích systémů odečtena od změny délky obrobku.
Pokud jsou obrobky měřeny měřicími systémy vyrobenými ze stejných materiálů, jsou vlivy roztažnosti kompenzovány, pokud na měřicím systému a obrobku panují stejné teplotní podmínky. Tato metoda má však dvě nevýhody: Zaprvé, v praxi se teploty měřicích systémů a obrobku přesně shodují spíše výjimečně a zadruhé, tímto způsobem lze měřit pouze obrobky, které mají stejný koeficient teplotní roztažnosti α jako měřicí systémy.
Existují měřicí systémy vyrobené ze speciální keramiky, které mají koeficient tepelné roztažnosti blízký nule, takže je třeba brát v úvahu pouze roztažnost obrobku. To však samo o sobě není optimálním řešením pro kompenzaci tepelně vyvolaných odchylek měření.
Je tomu tak proto, že bez matematické teplotní korekce se chyba způsobená teplotní roztažností obrobku zvýší, pokud se nerozšiřují i měřicí systémy. Matematická korekce teplotních vlivů je zde naprosto nezbytná, pokud nelze zajistit, aby obrobky byly měřeny přesně při 20 °C.
Specifikace pro reálné okolní podmínky
Výrobce udává pro každý souřadnicový měřicí stroj maximální přípustnou odchylku měření délky za definovaných okolních podmínek. Tyto podmínky zahrnují také teplotní interval, ve kterém přístroj pracuje v rámci uvedených specifikací. Specifikace se obvykle vztahují na teplotní odchylky ± 2 K od referenční teploty 20 °C v měřicí místnosti. Někteří výrobci zaručují vyšší výkonnost měřicího zařízení pro stabilnější teplotní podmínky tím, že například pro teplotní výkyvy uvádějí nižší maximální přípustnou odchylku měření délky pouze ± 1 K.
Specifikace pro provoz přístroje v neklimatizovaném prostředí, například pro měření ve výrobě, nabízí jen několik výrobců. V takovém případě by uvedená maximální přípustná odchylka měření délky měla platit minimálně pro teplotní rozsah mezi 16 °C a 30 °C. Je třeba poznamenat, že tato specifikace není výrobcem omezena na normalizované materiály s koeficientem roztažnosti = 0. Taková specifikace by měla jen malý praktický význam, protože málokdo měří obrobky s touto vlastností.
Teplotní čidla na měřicích systémech jsou standardním vybavením všech souřadnicových měřicích strojů Werth. Lineární roztažnost je matematicky korigována pomocí koeficientu teplotní roztažnosti měřicích systémů.
