Det är ett återkommande mönster: Under årets varmaste veckor ökar gränsfall inom dimensionskontroll. Delar som tydligt låg inom toleransgränserna på våren faller plötsligt. Processen har inte förändrats, och materialet är detsamma. Ofta ligger förklaringen i temperaturens inverkan på mättekniken – och detta sker vid flera punkter samtidigt.

Temperaturpåverkan inom mätteknik börjar med komponenten

Varje material har en värmeutvidgningskoefficient. För aluminium är den ungefär 23 mikrometer per meter och Kelvin, och för stål cirka 12. För en aluminiumkomponent som är 200 millimeter lång resulterar en temperaturökning på 10 Kelvin i en längdförändring på cirka 46 mikrometer.

Med toleranser inom tiondels millimeter är detta försumbart. Med toleranser på några få mikrometer blir det själva toleransen. Det är just därför referenstemperaturen inom mätteknik är satt till 20 grader Celsius – och just därför en mätning gjord i en hall uppvärmd till 32 grader Celsius inte är jämförbar utan korrigering.

Mätuppsättningen utökas också

Mindre uppenbart, men lika effektivt: Själva testuppställningen är också gjord av material. Ramen, sensorfästet, avståndet mellan optiken och komponenten – allt förändras med temperaturen. Eftersom bildskalan beror på arbetsavståndet, förskjuts omvandlingen från pixlar till millimeter.

Dessutom genererar komponenterna själva värme. Kamerasensorer, belysning och datorer avger alla värme. Inom en sluten cell skapar detta en unik temperaturprofil som stabiliseras under minuter till timmar efter uppstart. Mätningar som görs omedelbart efter uppstart skiljer sig därför systematiskt från de som görs när systemet har körts in.

Och själva sensorn

Bildsensorer uppvisar mer brus vid högre temperaturer. Detta påverkar inte närvarodetekteringen. Men när man bestämmer kanter på subpixelnivå eller detekterar avvikelser som är beroende av låga kontrastskillnader försämras reproducerbarheten märkbart. Ljusutbytet från LED-lampor minskar också med ökande temperatur, vilket ytterligare minskar kontrasten.

Vad en växt kan göra åt det

Mät temperaturen – vid komponenten och monteringen – och korrigera de uppmätta värdena till referenstemperaturen med hjälp av beräkningar. Detta är den mest kostnadseffektiva och ändamålsenliga metoden.
Bär med dig referensstandardersom är placerade inom synfältet och mäts regelbundet. Om standarden förskjuts, förskjuts även uppställningen – och korrigeringen är ett direkt resultat av mätningen.
material med låg expansion för lastbärande komponenter i mätuppställningen.
Planera för en uppvärmningsfas och definiera steady state istället för att lämna det åt slumpen.
Frikoppling av värmekällor – borttagning av datorer och strömförsörjning från cellen, termisk anslutning av belysning.

Inga av dessa åtgärder är komplexa om de beaktas under designfasen. Att eftermontera dem i ett befintligt system är betydligt mer problematiskt. Därför är frågan om temperaturintervallet i byggnaden en integrerad del av vår kravanalys – precis som komponentspecifikationer och toleranser.

Varför avdrift ofta bara märks sent

Det anmärkningsvärda med denna effekt är mindre dess magnitud än dess utveckling. Temperaturen stiger långsamt under morgonen och sjunker igen på kvällen. Den resulterande förändringen i det uppmätta värdet är därför inte ett hopp, utan en långsam rörelse över timmar – och det är just det som gör den svår att upptäcka.

När man tittar på enskilda värden är inget ovanligt uppenbart: vart och ett faller inom toleransintervallet. Först när värdena plottas över ett helt skift blir kurvan synlig. Där toleransen är smal förskjuts fördelningen åt ena sidan av dygnet och kassationsgraden ökar under de varmaste timmarna – utan att några förändringar görs i processen.

Därför är ett enkelt test värt besväret innan felsökningen påbörjas: Registrera mätvärden och halltemperatur tillsammans under flera dagar. Om båda kurvorna löper parallellt har orsaken hittats – och kan vanligtvis åtgärdas med en korrigering utan större ingripanden. Temperaturpåverkan är således en av få störande faktorer som kan kompenseras helt matematiskt.

Om du upptäcker avvikelser under sommaren utan någon uppenbar processrelaterad orsak är det värt att titta närmare på detta mått. Kontakta oss gärna.

Ytterligare källor: Referenstemperaturen på 20 °C för längdmätningar anges i ISO 1:2022 (referenstemperatur 20 °C) . För information om temperaturbeteendet hos bildsensorer är de karakteristiska värdena enligt EMVA 1288, som upprätthålls av European Machine Vision Association , informativa .