Łatwy pomiar współrzędnościowy różnych nart wyścigowych na stanowisku testowym

Mario Lazzeri i Johannes Brunner

160623_Anwenderbericht_MEU_Skivermessung_DE_01_English_WEB.jpg

Przedmioty ozdobne bardzo rzadko były mierzone na współrzędnościowych maszynach pomiarowych. Dwóch austriackich studentów, w ramach studenckiego projektu badawczego, sprawdzało rzeźbienie nart wyścigowych przy użyciu maszyny Mitutoyo Crysta-Apex S.

Łatwy pomiar współrzędnościowy różnych nart wyścigowych na stanowisku testowym

160623_Anwenderbericht_MEU_Skivermessung_DE_03_English_WEB.jpg

160623_Anwenderbericht_MEU_Skivermessung_DE_02_English_WEB.jpg

Pasję do projektu łatwo zauważyć u Mario Lazzeri i Johannesa Brunner, ponieważ tych dwóch austriackich studentów opracowało bardziej niż egzotyczny temat jako swój projekt badawczy. Mierzą narty wyścigowe GS. Ich celem jest sprawdzenie, czy relatywnie prosta metoda pomiaru używana przez międzynarodową federację FIS jest realna i czy dostarcza realistyczne wyniki, czy też nie. Żeby być dokładnym, to chodzi o rzeźbę nart, np. o wklęsłość krawędzi nart. Mianowicie nowoczesne „deski” są szersze po obu końcach niż na środku. Ta specjalna rzeźbiona forma ułatwia i przyspiesza pokonywanie zakrętów – zarówno dla jeżdżących amatorsko, jak też dla profesjonalistów.

Przepisy FIS wymagają średniego promienia rzeźby co najmniej 35 metrów w przypadku slalomu giganta. Chociaż mniejsze promienie pozwalają zachować dynamikę, jednakże zwiększają ryzyko kontuzji dla narciarza. Ponadto narty muszą mieć co najmniej 1,95 m długości. Narty są mierzone przez FIS za pomocą stalowej taśmy pomiarowej, gdzie punkt zero jest przytwierdzony do końca narty.

Długość nart jest następnie mierzona od najwęższego punktu do przedniego i tylnego końca. W celu zapewnienia, że promień nie został zaburzony przez inne geometrie czubków i pięt nart, tylna szerokość narty jest mierzona w 90% tylnej długości narty, a przednia szerokość narty jest mierzona w 80% przedniej długości narty. W celu wyznaczenia szerokości taliowania narta jest mierzona – w wyznaczonych uprzednio punktach – przy użyciu przenośnego urządzenia z wbudowaną suwmiarką. Użycie zintegrowanego szkła powiększającego z linią znacznika pozycja pomiarowa może być odczytana z taśmy pomiarowej. Na tej podstawie obliczany jest średni promień.

Jeżeli promień taliowania znajduje się poniżej dozwolonej wartości po pojedynczym pomiarze, to pomiar i obliczenia muszą zostać dwukrotnie powtórzone. Z tych trzech promieni wyznacza się średnią arytmetyczną XR. W celu uwzględnienia błędów przy pomiarze długości i szerokości promień taliowania definiuje się jako 1,015XR. To odpowiada średniemu błędu pomiaru na poziomie 1,5%. Wartość 1,015XR musi większa lub równa obowiązującemu ograniczeni promienia.

160623_Anwenderbericht_MEU_Skivermessung_DE_05_English_WEB.jpg

„Pomiar suwmiarką w różnych pozycjach oznacza duże ryzyko potencjalnego błędu” mówi Lazzeri. „Chcemy wiedzieć, czy wyniki są użyteczne i wiarygodne, czy też nie” – mowi przeszkolony mechanik. W ten sposób narodził się pomysł studenckiego projektu badawczego na seminarium „Analiza problemu w biomechanice” w Instytucie Nauk Sportowych Uniwersytetu w Innsbrucku u profesora uniwersytetu Wernera Nachbauera.

Temat jest wybuchowy, ponieważ przypuszczalnie zbyt mały promień może skutkować dyskwalifikacją przez FIS – i może spowodować olbrzymie problemy zarówno sportowe, jak i finansowe, dla sportowca i jego zespołu.

160623_Anwenderbericht_MEU_Skivermessung_DE_04_English_WEB.jpg

Ponieważ Lazzeri przez pół swojego życia pracował z przyrządami ręcznymi Mitutoyo, to 31-latek wiedział, że Japończycy są światowym punktem odniesienia w dziedzinie metrologii wymiarowej. Wystarczył telefon: Mitutoyo Austria wzięło udział w projekcie i wsparło go pomocą i radą. Narty zostały zmierzone w oddziale Mitutoyo w Eisenach. Razem z inżynierem Mitutoyo Friedrichem Schinko narty zostały założone do współrzędnościowej maszyny pomiarowej Mitutoyo Crysta-Apex S 9168 z sondą skanującą SP25. W celu zamocowania nart do płyty granitowej maszyny pomiarowej Austriacy specjalnie przerobili uchwyt do wiązań, podobny do tego, którego używają serwismeni do szlifowania stalowych krawędzi.

Po wstępnym sondowaniu z góry każdego punktu pomiarowego maszyna Crysta-Apex S wykonała pomiar punktu krawędzi z prędkością przesuwu ok. 520 mm/s i krokiem cyfrowym 0,1 mikrometra, z cylindryczną końcówką pomiarową o średnicy 4 mm. Dzięki niezwykle potężnemu oprogramowaniu MCOSMOS Lazzari, Brunner i Schinko zebrali i przeanalizowali dane, ponieważ MCOSMOS jest idealny do tego celu dzięki uniwersalnemu programowi do pomiaru geometrii GEOPAK wraz z makrami do automatycznego pomiaru wszystkich sprawdzanych geometrii oraz dzięki modułowi oceny 2D – SCANPAK.

Oprogramowanie zobrazowało graficznie każdy pojedynczy punkt początkowy sondy wraz ze wszystkimi odpowiednimi danymi. Ze wszystkich indywidualnych danych dostarczonych przez maszynę Crysta-Apex S możliwe było nie tylko wiarygodne obliczenie całkowitego promienia, ale również wyznaczenie wstępnego napięcia narty, obliczenie promienia czubka oraz każdej z odchyłek od całkowitego promienia i poszczególnych promieni z co najmniej 3 punktów w każdym przypadku.

Po dwóch dniach testowania i skrupulatnej analizy danych studenci wydali werdykt. Jeżeli chodzi o rzeźbę, to występują poważne różnice pomiędzy różnymi nartami wyścigowymi. W ramach ograniczeń każdy producent oczywiście próbuje, za pomoc własnych projektów, zoptymalizować dynamiczne zachowanie swoich nart. Metoda pomiarowa FIS przy użyciu suwmiarek wykazuje, w odniesieniu do obliczonego średniego promienia taliowania, brak istotnych różnic od pomiarów na maszynie pomiarowej Mitutoyo Crysta-Apex S i prawidłowo spełnia swoją rolę. Jednakże sprawozdanie o rozwoju taliowania nie może zostać wykonane. Do tego niezbędny byłby pomiar współrzędnościowy.

Pobierz PDF

Mario Lazzeri and Johannes Brunner - Case Study (PDF, 0,09 MB)