Berechnung der Messunsicherheit

Berechnung der Messunsicherheit

Von Dieter Munkes|2018-05-23T15:40:41+01:00Mai 23rd, 2018|Unkategorisiert|

Berechnung der Messunsicherheit

Ing. Buero Dieter Munkes News • June 2, 2016

Während eines Projektes zur Akkreditierung eines Labors (DIN 17025) stand die Aufgabe die Messunsicherheiten zu ermitteln.

Es gibt zwei Wege dies zu erreichen:

A) Über alles Werte zu messen und ein wenig Statistik zu rechnen.

B) Die Unsicherheiten aller beteiligten Einflußgrößen miteinander zu verrechnen.

Zunächst wurden alle bekannten Einflußgrößen in ein Ishikawa Diagram oder ein Mindmap geschrieben.

Goto B)

Bei der Bestimmung der Unsicherheit und der Einflußgröße jeden Parameters gab es viele Unbekannte. Die müsste ich dann schätzen. Dies ist nicht mein Ding.

Ich fand das die Messverstärker 18ppm/K drift hat, ich kenne den Temperaturbereich aber da gibt es ja noch die Drift des DMS Sensors, die Thermospannungen….

Endlose Unbekannte.

Die Lösung war: Ich verwende was ich habe nach B) und mache den Rest mit A)

Meinem Beispiel ist eine Maschine für Lebensdauertests an Zahnimplantaten. Ein Motor erzeugt eine Kraft und drückt damit auf ein Implantat.

In Reihe ist ein DMS Sensor. Damit wird die Kraft geregelt. Siehe das Bild oben.

Nun kam ein Referenz Sensor ebenso in Reihe.

Dessen Unsicherheit bekomme ich aus den Kalibrierdaten der DAKKS Kalibrierung. (0.022N bei 100N)

Ich lasse die Maschine mit 100N drücken.

Beide Sensoren liefern Ihre Daten in ein Histogramm.

Nun wird Mittelwert beider Sensoren und die Standardabweichung des ersten Sensors ermittelt.

Die gesamt Unsicherheit ist nun das geometrische Mittel aus Ref Unsicherheit, Standardabweichung des internen Sensors und der Differenz der Mittelwerte.

Da die Verteilung der Messwerte nach Gauss erfolgt kann ich mit einem Erweiterungsfaktor den Umfang der Messwerte innerhalb der Unsicherheit bestimmen. Für 99% Messwerte liegt der Faktor bei ca. 2.7

Damit kann ich nun sagen das die Maschine 99% aller Messwerte in +-0,6N hat bei 100N Kraft.

Um alle Einflußgrößen zu erfassen müssen diese auch im Messzeitraum auftreten.

Das System lief 24 Stunden um einen ganzen tages Temperaturzyklus mitzumachen.

siehe https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_1/1.2_festkoerpermechanik/1.22/276._PTB-Seminar.Teil_1.MU-Drehmoment_GUM.pdf

Dieter Munkes

Kann man auf Tests verzichten?

Kann man auf Tests verzichten?

Von Dieter Munkes|2018-07-03T10:09:04+01:00Mai 19th, 2018|neuste Artikel|

Entwicklung ohne Tests?

Ing. Büro Munkes News • March 10, 2018

M

anchmal werde ich gefragt ob man etwas entwickeln kann ohne zu testen um die Kosten zu sparen.

In dem Artikel werd ich etwas dazu schreiben.

Ja und nein ist meine Antwort. Ich kann Entwickeln und eine Menge simulieren. Aber, nicht alles. Sehr schnell wird es für simmulation zu komplex. Simulation unterstützt die Entwicklung und stellt sicher, das das Design seinen Zweck erfüllt. Aber erst die Tests prüfen ob das auch unter allen Umweltbedingungen eingehalten wird.

Anderseits wird Prüfen schnell sehr teuer. Speziell wenn man zur späten Designphase noch grundsätzliche Dinge ändern muss und erneut in die Prüfungen muss. Daher ist in jedem Fall ein Risikomanagement angesagt.

Schauen wir mal auf beide extreme Seiten diese Falls:

Volles Risiko, keine Tests, nicht mal die gesetzlich vorgeschriebenen Tests. Wie lange wird diese Firma existieren? Ja es gibt solche Produkte, off-shore Firmen ohne Adresse mit Fake CE und anderen Labeln. Wer kennt das nicht? Ein “Fire and Forget” Geschäftsmodel.

Testen bis alle Risiken raus sind benötigt ein gigantisches Budget und viel Zeit. Kann das Produkt noch rechtzeitig auf den Markt kommen?

Ein Riskmanagement wird hier den klaren Weg zwischen unbedingt nötigen und Testzeit und Kosten zeigen.

Nur nicht zu kompliziert:

Als Projektmanager kann ich sagen, das es einfach nur klassisches Risikomanagement ist.

Und das ist nicht kompliziert:

1. Risk-Liste aufsetzen,

2. die Kosten der Tests ermitteln und entscheiden zwischen Folgen, Kosten, Vermeidungskosten

3. damit die Prioritäten setzten.

4. letztlich auch das benötigte Budget samt Risikoreserve.

Lebensdauer Tests mit BroadR-Reach Kommunikation

Lebensdauer Tests mit BroadR-Reach Kommunikation

Von Dieter Munkes|2018-05-21T13:35:33+01:00Mai 19th, 2018|Unkategorisiert|

Testequipment mit BroadR-Reach Kommunikation

Ing. Buero Dieter Munkes News • Sept 2, 2017

Aktuell erweitert sich die Kommunikation im Auto um eine weitere Kommunikationsweise. Wie kennen LIN , CAN aber nun geht es zu BroadR-Reach.

In Kurzform:

Wurde entwickelt um die letzte Meile für Hausanschlüssen zu realisieren.
100Mbit über 2 verdrillte Drähte.
normales TCP/IP, aber mit anderen pysikalischem Layer.
das Chipset ist preiswert und verfügbar.

Kling gut aber ….

TPC/IP ist Punkt zu Punkt Verbindung. Es gibt aber keinen dicken switch im Auto.

Daher hat jede Baugruppe 2 ports und eine art von switch. (chaining)

Damit werden die Informationen entnommen, die das Gerät betrefffen und alles andere weitergeleitet.

Bau eines Testers für 6 Baugruppen im Klimaschrank

Wir benötigen die Baugruppe im Speep und Life State und die Informationen zu Fehlern und Funktionsergebnissen.

BroadR-Reach can per Media Converter zu 100BaseT (RJ45 100MBit) gewandelt werden.

Klingt gut, also einen PC, switch, 6 Media Konverter…. so angeboten.

Während des Aufbaus fanden wir:

Alle DUT haben die gleiche IP und MAC Adresse.
Kein Router in der Welt wird das routen (oder wird viel zu teuer sein)
Die Baugruppe sendet alles mit TTL=1 -> Kein Router routet das.
Keep-Alive wird in Multicast gesendet und die Kameradaten in broadcast.
Der Dateninhalt war CAN Kommunikation in TCP/IP Paketen

Wie haben wir das gelöst:

Wir nahmen 12 Raspberry PI auf Board mir USV and stecketen 2 NIC dazu.

Es wurde die Transfer/NAT Dienste in Python geschrieben.

Damit sieht der PC alle Baugruppen in einen Normalen Netzwert aud Adressen nebeneinander.

Ende gut, alles gut, automotive kann schon mal speziell sein.

Kleinst mögliche Espresso Maschine.

Kleinst mögliche Espresso Maschine.

Von Dieter Munkes|2018-05-19T21:15:46+01:00Mai 19th, 2018|Unkategorisiert|

Miniatur Espresso Machine

Ing. Buero Dieter Munkes News • April 10, 2018

Der Mangel an einem guten Espresso während meiner Urlaubsreisen brachte mich auf die Idee ein eigenes Modell zu entwickeln.

Ein Spass, non profit Projekt zwischen Weihnachten und Neu Jahr.

Die Anforderungen:

Ein guter Espresso
Es soll wenig Wiegen und keinen Platz benötigen.
Kein Hantieren mit offenem Kaffepulver im Reisegepäck.

Auf der technischen Seite benötige ich:

>10Bar

>80°C

20-40ml Wasser.

Die Lösung:

Da ich im Urlaub tauchen gehe, gibt es die Option den Mitteldruck meiner Tauchflasche mit 9.5Bar zuu nutzen. Fast perfekt.

Heißes Wasser ist auf Tauchboten und in Hotels verfügbar. Für den Kaffee werden Aluminium Kapsel verwendet.

Schaut einfach aus, aber es waren doch zwei Anläufe.

Die Maschine ist nun 50mm im Durchmesser x 65mm hoch.

Natürlich aus Titan gefertigt.

Die Herausforderungen:

Mechanische Festigkeit und das Wasser Warm zu halten.
Aus der Berechnung stehen 100kg auf Boden und Deckel. Die Wandstärke sollte damit nicht unter 1,5mm fallen….
Mit Aluminium wären die Finger heiß und der Kaffee kalt.

Now it works fine.

2D oder gleich 3D Messtechnik

2D oder gleich 3D Messtechnik

Von Dieter Munkes|2018-05-21T13:43:13+01:00Mai 19th, 2018|neuste Artikel|

2D oder gleich 3D Messtechnik

Ing. Buero Dieter Munkes News • June 2, 2016

3D Scan, Laserschweißen

2 optische Technologien bieten sich heute an . Klassische Foto/Video oder 3D Scan.

Ein paar Worte zur Photo/Video Kamera.

Heute nehme ich TPC/IP Kameras wegen der einfachen Einbindung. USB3 ist auch in Ordnung, aber bedarf einer tieferen Treiber Einbindung.

Auf dem Markt gibt es nun spätestens seit RaspberryCAM preiswerte Kameras.

Das wollen wir mal vergleichen.

Die Unterschiede:

Die Industrial Version hat:

größere Optiken = mehr Licht , kleineren Schärfentiefen Bereich!
große Auswahl an Objektiven
kann einen externen Blitz triggern
sehr kleine Belichtungszeiten (32usek)
Global shutter
Monochrome Sensoren um die Bayer Interpolation zu vermeiden.

Die einfachen Kameras haben:

sehr kleine Objektive = lichtschwach aber großen Schärfentiefen Bereich
Meist focus fixed lens
kein Blitz
rolling shutter und damit unbrauchbar für bewegte Objekte.
nur normalen color sensor

Die Detailauflösung, die zur Merkmalsbestimmung benötigt wird, hängt von der Beleuchtung ab.

Diese ist der Schlüssel zum Erfolg. Eine schlechte Aufnahme ist mit Software nicht auszugleichen.

Oft muss die Beleuchtung an die jeweiligen Merkmale angepasst werden

Dann, nehmen wir 3D

Mit verschieden Sensoren habe ich gearbeitet:

Time of flight eines scannenden Lasersensors (slow)
Time of flight Kamerasensor (low resolution)
Reflektierte Laserlinie unter konstantem Winkel (medium fast)
projected pattern (never tried this)
Stereo Kamera (never tried this )

Alle diese Methoden haben unterschiedliche Reichweiten und Auflösungen.

Gemeinsam ist allen, das sie viel teuerer sind als eine Photo Kamera.

Aus Sicht der Software ist es einfacher in 3D Daten Kanten und Objekte zu finden.

Fremdlicht spielt nicht so eine wichtige Rolle. Reflektion oder Transparenz bleibt aber kritsch.

Aber, keine Farben, nichts ist so wie bei Photos.

Was nehme ich wann:

2D Kamera

low budget
niedrige Anforderungen
schnell
erkennen aber nicht umbedingt messen

3D sensor

Steuerungen von Robotern wo 3D Daten benötigt werden
Messen von Tiefe, Breite oder Höhe von Objekten

Zum Messen wird in 2D Kamera meist ein telezentrisches Objektiv benötigt. Diese sprengt dann schnell das Buget.

Und manchmal benötigt mal Messung und Farbe. Also beides.

Erkennung von Implantaten im Blister

Erkennung von Implantaten im Blister

Von Dieter Munkes|2018-05-19T20:31:47+01:00Mai 19th, 2018|Unkategorisiert|

Vermessung von Zahnimplantaten durch Blister und Glasrohr.

Ing. Buero Dieter Munkes News • June 2, 2016

Eines Tages passierte es, das ein Blister mit einem Implatat falsch gelabelt wurde. Na gut, mag man denken, ist ja nur ein Aufkleber. Aber was macht ein Arzt wenn er das erst nach Bohren des Lochs im Kiefer feststellt? Als Patient wären Sie nicht begeistert.

Aus diesem Grund bekamen wir den Auftrag die Implantate mit dem vorgegeben Typ zu vergleichen.

Wir entschieden uns die Länge und den Durchmesser zu bestimmen.

Nach einigen Test sahen wir, das es nötig war die Beleuchtung für jedes Merkmal zu ändern.

Dies geschah mit 16 LED, die einzel gesteuert werden und um den Blister verteilt wurden.

Die Aufnahme geschieht über eine Industrie Kamera einem Industie PC und ein wenig IO zur Kontrolle der LED´s.

Die Implatate werden nun in der Zuführung zum Labeldrucker überprüft und ggf. ausgescheust.

Über Dieter Munkes