UME
Boyutsal Laboratuvarı
Hakkımızda
Boyutsal Laboratuvarının çalışma alanları, uzunluk ölçüsü metre ile ilgilidir. Metre SI birimi olup, 1983 yılında ışığın vakum ortamda 1/299 792 458 saniyede aldığı mesafe olarak yeniden tanımlanmıştır. Bu birim, UME Zaman-Frekans ve Dalgaboyu Laboratuvarı’nda bulunan kararlı lazerler tarafından elde edilir. Boyutsal Laboratuvarı, ölçüm amacı ile kullanılan lazer interferometrelerin bu kararlı lazerler ile karşılaştırılması ile izlenebilirliği elde ederek referans ölçüm cihazları ve transfer standartları aracılığı ile en iyi ölçüm belirsizliklerinin sağlanmasını hedefleyerek uzunluk birimi metre ve açı birimi radyanın endüstriye aktarılmasını amaçlar.
Faaliyet Alanları
Laboratuvar, mühendislik ve boyutsal metroloji konularında 6 faklı çalışma alanında faaliyetlerini sürdürmektedir.
Mastar Blokları ve İnterferometrik Ölçümler Laboratuvarı
Malzemelerin boyutları, interferometrik ölçüm yöntemi kullanılarak, uluslararası kabul görmüş dalga boyu standartları ile karşılaştırılarak ölçülebilir. Bu şekilde, uluslararası kurumlarca tanımlandığı şekilde, uzunluk SI birimi Metre’ye doğrudan bağlantı sağlanmış olur. İnterferometrik metot ile ölçümü yapılacak nesnenin boyunca gönderilen lazerin dalga boyları, özel yöntemler ile sayılır, interpolasyonu yapılır ve onlarca metreden, nanometre boyutlarına kadar ölçme aralığında ölçüm gerçekleştirilmiş olur.
Yüksek sınıf değerlerine sahip mastar bloklarının kalibrasyonu interferometrik yöntem ile yapılmaktadır. 300 mm boya kadar olan mastar bloklarının kalibrasyonu, otomatik mastar bloğu interferometresinde, farklı dalga boyunda iki adet kararlı lazer ile karşılaştırılarak gerçekleştirilmektedir. 100 mm ile 1000 mm arasındaki mastar bloklarının kalibrasyonu, yüksek doğruluğa sahip uzun mastar bloğu komparatöründe yapıldığı gibi, Zaman-Frekans ve Dalgaboyu Laboratuvarı’nda UME yapımı Köster interferometresi ile de yapılabilmektedir. Ayrıca kısa mastar blok kalibrasyonları talep doğrultusunda interferometrik veya mekanik yöntem ile yapılmaktadır.
Optik yüzeylerin (optik düzlem (flat), ayna, platen gibi) düzlemsellik ölçümleri ve retroreflektör kalibrasyonları düzlemsellik interferometresi ile yapılmaktadır ve burada 150 mm’ye kadar çap değerine sahip parçaların yüzeyleri ölçülebilmektedir.
Açı Ölçümleri Laboratuvarı
SI açı birimi “radyan”dır ve bir çemberde yarıçapa eşit yayın gördüğü açı olarak tanımlanmaktadır. Endüstride açı ölçümlerinde derece birimi (°) kullanılmaktadır. Bir tam dairenin (2π radyan), 360 eşit parçaya bölünmesi ile derece birimi elde edilmektedir. Derece 60 eşit parçaya bölünerek dakika (‘) ve 3600 eşit parçaya bölünerek arc saniye birimi (“) elde edilmektedir. Açı için temel birinci seviye (primer) bir standart mevcut değildir ve izlenebilirlik, dairenin (360 derecenin) kendi kendine kalibrasyon (self-calibration) tekniği kullanılarak eşit parçalara bölünmesi ile elde edilir.
UME’de ulusal açı standardı, dairenin, Heidenhein ERP 880 enkoder (0,001” çözünürlükte) bağlanmış, hava yastıklı döner tabla kullanarak, hassas bir şekilde bölünmesi ile elde edilmektedir. Yüksek doğrulukta, çok küçük adımda açısal büyüklükler tablaya ait nano pozisyonlama mekanizmaları ile elde edilebilmektedir. Hassas açı standartlarının kalibrasyonu, döner tabla ile çözünürlüğü yüksek (0,005”) otokolimatör (Elcomat HR) kullanılarak gerçekleştirilir. Bu cihazlara ek olarak, Moore indeks tablalar, otokolimatörler, poligonlar, açı mastar blokları ve hassas düzeçler çeşitli açı ölçümleri için kullanılmaktadır.
Açı birimi, uzunluk biriminden de, trigonometrik hesaplamalardan yararlanılarak, elde edilebilir. Küçük açılar, sinüs çubuğu veya benzer tip ekipmanlar ile üretilmektedir ve düzeçlerin (su terazileri, elektronik düzeçler) kalibrasyonları gerçekleştirilmektedir. Boyutsal Laboratuvarlarında değişik boyut ve tasarımlarda, amaca göre küçük açı üreticileri geliştirilmiştir. Bu açı üreticileri, SI açı birimi radyanın 0,01” (50 nanoradyan) belirsizlikle elde edilişinde, düzeçlerin ve otokolimatörlerin kalibrasyonunda kullanılmaktadır.
Yüzey Pürüzlülüğü Ölçümleri ve Nano Metroloji Laboratuvarı
Ürünlerin yüzey pürüzlülüğü, mekanik ve fiziksel özelliklerini önemli ölçüde etkilemektedir. İstenilen yüzey kalitesi, amaca uygun üretim yöntemlerini seçerek ve kontrol ederek elde edilebilir. Ürünlerde, sürtünme, aşınma, geçme, sızdırmazlık, yorulma, yapışma, optik yüzey, elektriksel ve termal kontak gibi arzu edilen fiziksel özellikler üretim yöntemi ile ayarlanabilir.
UME’de yüzey pürüzlülüğü ölçümleri iğne uçlu pürüzlülük ölçüm cihazı (Mahr MarSurf XCR-20) kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Tüm yüzey pürüzlülüğü parametrelerinin (Ra, Rz, Rmax, Rq, vb.) ölçülmesinin yanında geometrik pürüzlülük standardı, (random) yüzey pürüzlülüğü standardı ve oluk derinliği standartlarının kalibrasyonu ISO 4287 ve ISO 5436 standartları dikkate alınarak yapılmaktadır.
Nanosensörler, düz ayna veya diferansiyel interferometreler kullanılarak kalibre edilmektedir. Laboratuvarımızda nanometroloji alanında, hassas mask ve hassas çizgi skalalı referansların ölçümleri gerçekleştirilmektedir. Bu ölçümler için Mask ölçme cihazı üzerinde optik görüntüleme yöntemleri kullanılmaktadır. Mask ölçme sistemi iki boyutta çok hassas hareket edebilen (300 x 400 mm) hava yastıklı nano pozisyonlama ve kontrol sistemine sahiptir. Uzama katsayısı sıfır olan zerodur malzemeden imal edilmiş, üzerinde L şeklinde ayna bulunduran tablanın hareket miktarı diferansiyel interferometre ile 2 boyutta ve nanometre mertebesinde ölçülebilmektedir. Bu tabla üzerine yerleştirilecek standartlar, bir dijital kameralı mikroskop yardımı ile hedeflenerek, tablanın hassas hareketi sayesinde ölçülmektedir.
Geometrik Standartlar ve Form Ölçümleri Laboratuvarı
Birbirine montajı yapılan ve eş çalışan ürünlerin form özellikleri son derece önem teşkil etmektedir. Yüksek doğruluğa sahip standartların boyutsal doğruluğu, aynı zamanda form özelliklerine bağlı olduğu için de form ölçümleri önem taşımaktadır. Kısaca form hatası, ürünün şeklinin ilgili ideal geometrik şekilden (doğru, düzlem, çember, silindir vb. ) sapması olarak tanımlanmaktadır. Geometrik form matematiksel olarak ifade edilmektedir ve birincil seviye bir standart mevcut değildir. Bu sebeple, fiziksel bir referans standarda bağlı kalmaksızın, tekrarlanabilir bir şekilde geometrik form üretebilen ölçme sistemleri, yüksek doğruluklu form parametrelerinin ölçümleri için kullanılabilir. Hata ayırma teknikleri yardımı ile cihaza ait form hataları ölçüm sırasında tespit edilip ayrılarak sadece ölçülen yüzeye ait form hataları yüksek doğrulukla birincil seviyede tespit edilebilir.
Doğrusallık ve diklik ölçümleri, CMM cihazı kullanılarak hata ayırma tekniği uygulamasıyla gerçekleştirilmektedir. CMM cihazı ile alınan veriler laboratuvar tarafından yazılan yazılıma aktarılarak, CMM hataları ayrıştırılmakta ve standarda ait diklik ve doğrusallık hataları tespit edilmektedir.
Yüzeyleri referans olarak kullanılan granit masa ve plakaların (pleytler) düzlemsellik ölçümleri, elektronik seviye ölçerler ve bu cihazlar ile alınan verileri değerlendiren özel yazılımlarla gerçekleştirilmektedir.
Yuvarlaklık, doğrusallık, paralellik, silindiriklik vb. ölçümler, Mahr MFU800 ve Mahr MMQ40 form ölçme cihazları kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Yüksek doğruluklu ölçümler için hata ayırma metotları kullanılmaktadır.
Çap standartları ve diğer mastarlar laboratuvarımız tarafından modifiye edilmiş Mahr 828 CiM cihazı kullanılarak kalibre edilmektedir. Cihazımıza, sıcaklık kontrol kabini, sıcaklık ölçerler ve ölçümü kabin dışından gerçekleştirmeye imkan verecek uzaktan kontrol edilebilen motor mekanizmaları yerleştirilmiştir. 300 mm’ye kadar çap standartları kalibrasyonları, mastar yerine koyma metodu ile gerçekleştirilmektedir.
Boyutlu Ölçümler (Koordinat Metrolojisi) Laboratuvarı
Form ve boyut ölçümlerinin birleştirilmesi ile oluşan endüstriyel üretim talepleri nedeniyle koordinat metrolojisi daha önemli hale gelmiştir. Bu konudaki UME aktiviteleri; silindir standartların, konik mastarların, vida, konik vida, dişli çark mastarlarının ve özel mastarların kalibrasyonlarından, iş parçalarının ölçümlerinden ve konu ile ilgili araştırmalardan oluşmaktadır.
Topografik ve Endüstriyel Ölçümler Laboratuvarı
Çelik cetvel, şerit metre ve elektronik mesafe ölçerlerin kalibrasyonları için Boyutsal Laboratuvarları tarafından tasarımı gerçekleştirilen 10 m benç ölçme sistemi kullanılmaktadır. Hassas optik düzeçler, nivolar, teodolitler, teleskoplar, kolimatörler ve total station’lar gibi farklı model ve yapıdaki optik takımlama cihazları endüstriden, savunma sanayinden ve TSK’dan gelen taleplere göre kullanılarak, ölçüm problemlerine çözümler üretilmektedir.
Sunduğu Hizmetler
Kalibrasyon / Deney Hizmetleri
Eğitim Hizmetleri
Cihaz Yapım Hizmetleri
Danışmanlık Hizmetleri
Teknik Donanım ve Ekipmanlar
Laboratuvarda kullanılan referans cihazlar
- Mekanik kısa mastar bloğu komparatörleri
- Mekanik uzun mastar bloğu komparatörü
- Kısa mastar bloğu interferometresi
- Mekanik açı döner tablaları
- Yüksek hassasiyetli otomatik açı döner tablası
- Otokolimatörler
- Küçük açı üreticileri
- Eğimölçer kalibrasyon cihazı
- Temaslı pürüzlülük ölçüm cihazı ve Kontur ölçüm cihazı
- Üniversal boyut ölçüm cihazı
- Form ölçüm cihazları
- Mask ölçüm cihazı
- Koordinat ölçüm cihazı (CMM)
- Çelik cetvel ve şerit metre kalibrasyonları için 10 m ölçme sistemi
- Hassas optik düzeç, nivo, teodolit, teleskop, kollimatör ve total station kalibrasyon sistemi
- Profil projektörü
- Laser interferometreyle mesafe, açı ve doğrusallık ölçüm sistemleri
- Granit masa ve surface plate düzlemsellik ölçüm sistemleri
- Piezo transducer’lar (Nano positioner)
Ortam koşulları
- Boyutsal ölçümler ve kalibrasyonlar 20°C referans sıcaklıkta gerçekleştirilmektedir
- Boyutsal grubu laboratuvarları metroloji faaliyetlerinde sıcaklıklar laboratuvarlara bağlı olarak (20,0 ± 0,3) °C ve (20,0 ± 0,5) °C, bağıl nem ise (45 ± 5) % seviyesinde tutulmaktadır.
MEKANİK GRUBU
Projeler ve İş Birlikleri
- TÜBİTAK 1001, 3D-Form projesi, Sindirik parçaların nanometre hassasiyette 3 boyutlu geometrik karakterizasyonu (2008-2012)
- EURAMET FP7 EMRP SIB 58 ANGLES, Açı Metrolojisi Projesi (2013-2016)
- EURAMET FP7 SEA-EU-NET 2-EU-ASEAN S&T Projesi, Avrupa Birliği ve Güney Asya Ülkeleri Bilimsel Politikalarının Uyumlaştırılması (2013-2016)
- EURAMET EMPIR FreeForm, Asiferik ve FreeForm Mercekler İçin Referans Algoritmalar ve Metroloji (2016-2019)
- EURAMET EMN Advance Manufacturing Network, “İleri üretim, üretim süreçlerinin ve ortaya çıkan ürünlerin kalitesini garanti altına almak için yeni ve geliştirilmiş ölçüm yöntemleri ağı
- EURAMET EMPIR Probe Trace, “Temaslı ölçüm probları ve iğne uçlu ölçüm cihazları için izlenebilirlik” Projesi, (2019-2023)
- 20IND04 ATMOC, “İleri Üretim için Yumuşak X-Işınlarından IR’ye kadar Optik Sabitler ve Nanofilmler için İzlenebilir Metroloji” Projesi, (2021-2024)
- 20IND09 PowerElec, “Güç Elektroniği için Bileşik Yarı İletkenlerin Üretiminde Metroloji” Projesi, (2021-2024)
Bilgi almak içinİletişime Geçin
E-posta: ume@tubitak.gov.tr
Telefon: 0 (262) 679 5000