Datum zahájení projektu: Datum ukončení projektu: Obor: SM, MS Ročník: 1; 2; 3; 4 Zpracovali: Ing. Helena Jagošová, p.

Transkript

1 Název projektu: Sbližování teorie s praxí Datum zahájení projektu: Datum ukončení projektu: Obor: SM, MS Ročník: 1; 2; 3; 4 Zpracovali: Ing. Helena Jagošová, p. Lubomír Petrla Modul: METROLOGIE

2 OBSAH 1. NÁPLŇ MODULU METROLOGIE PROVOZNÍ ŘÁD PRO PRÁCE V LABORATOŘI PODNIK ŠKOLA BEZPEČNOST PRÁCE NA PRACOVIŠTI REŽIM PROVOZU UČEBNY MĚŘENÍ PROSTOROVÉ PODMÍNKY PRACOVIŠTĚ SVĚTELNÉ PODMÍNKY NA PRACOVIŠTI PŘEDPISY PRO MĚŘENÍ ŘÍZENÍ JAKOSTI VE STROJÍRENSKÉ VÝROBĚ A URČOVÁNÍ NEJISTOT ÚVODEM O KVALITĚ A METROLOGII MANAGEMENT JAKOSTI VÝROBY PROČ ZAVÉST SYSTÉM MANAGEMENTU JAKOSTI VE FIRMĚ? JAKÉ JSOU ZÁKLADNÍ PRINCIPY MANAGEMENTU JAKOSTI? NORMY JAKOSTI PLÁNOVÁNÍ JAKOSTI VÝROBY SMYČKA JAKOSTI VÝROBY CHYBY A NEJISTOTY MĚŘENÍ METROLOGICKÝ SYSTÉM V ČESKÉ REPUBLICE ZÁKLADNÍ POJMY METROLOGIE TECHNICKÁ KONTROLA VE STROJÍRENSKÉM PODNIKU CHYBY A NEJISTOTY MĚŘENÍ ZÁKLADNÍ NÁZVOSLOVÍ Z TEORIE CHYB MĚŘENÍ NEJISTOTY MĚŘENÍ Standardní nejistoty typu A Standardní nejistoty typu B Kombinovaná standardní nejistota měření u C Rozšířená nejistota měření U Shrnutí postupu výpočtu nejistoty METODIKA URČOVÁNÍ NEJISTOT ZPRACOVÁNÍ VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ A ZÁPIS O MĚŘENÍ PODMÍNKY SPRÁVNÉHO MĚŘENÍ MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A ZÁVITŮ TEORIE MĚŘENÍ Měření skutečného rozměru (absolutní) Zjišťování odchylek Porovnávání rozměrů měření komparační Měření nepřímé MĚŘENÍ DÉLKOVÝCH ROZMĚRŮ ZÁKLADNÍ ROVNOBĚŽNÉ MĚRKY KALIBRY POSUVNÉ MĚŘÍTKO MIKROMETR VÝŠKOMĚRY MIKROSKOP MĚŘENÍ ÚHLŮ UHELNÍK UNIVERZÁLNÍ ÚHLOMĚR

3 JEDNODUCHÉ DÍLENSKÉ ÚHLOMĚRY OBLOUKOVÉ SINUSOVÉ PRAVÍTKO MĚŘENÍ ZÁVITŮ ZÁVITOVÉ HŘEBÍNKOVÉ ŠABLONY (MĚRKY) MEZNÍ ZÁVITOVÉ KALIBRY Obr. TŘMENOVÝ KALIBR TŘÍDRÁTKOVÁ METODA MIKROMETR NA ZÁVITY (S NÁSTAVCI) KALIBRACE MĚŘIDEL ÚVOD PROČ MĚŘIDLA KALIBROVAT ZÁKLADNÍ POJMY Z TEORIE KALIBRACE SCHÉMA NÁVAZNOSTI MĚŘIDEL NA STÁTNÍ ETALON: KALIBRAČNÍ POSTUP SCHÉMA POSTUPU OD KOUPĚ MĚŘIDLA AŽ PO JEHO VYŘAZENÍ PŘÍKLADY KALIBRACE ZÁKLADNÍCH MĚŘIDEL DÉLKY ZÁSADY KALIBRACE V METROLOGICKÉ LABORATOŘI MODERNÍ TRENDY VE STROJÍRENSKÉ METROLOGII ÚVOD "PÁR SLOV O KLASICKÉM MĚŘENÍ" MODERNÍ TRENDY V MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A TVARŮ SOUČÁSTÍ Elektrická měřidla Optická měřidla Pneumatická měřidla SOUŘADNICOVÉ MĚŘÍCÍ STROJE Jednosouřadnicové měřící stroje (délkoměry) Dvousouřadnicové měřící přístroje Třísouřadnicové měřící přístroje Základní mechanické prvky SMS Snímací systémy SMS Měření na souřadnicových měřicích strojích

4 1. NÁPLŇ MODULU METROLOGIE Tento modul byl vypracován jako součást výše uvedeného projektu. Jeho cílem je vytvořit nadstavbu strojírenských měření v naší škole v souladu s platnými švp pro studijní a učební obory dané obsahem projektu a rovněž z požadavky sociálních partnerů firem, ve kterých naši studenti absolvují odbornou praxi či exkurze PROVOZNÍ ŘÁD PRO PRÁCE V LABORATOŘI 1.2. PODNIK Je nutno rozlišovat požadavky na bezpečnost práce podnicích a v podnikových laboratořích a ve školských zařízeních. Pro podnik platí např následující normy, předpisy a ustanovení: Zákona č. 262 / 2006 Sb. Zákoník práce Zákona č. 157/1998 Sb. o chemických látkách a chemických přípravcích. Nařízení vlády č. 378/2001 Sb., kterým se stanoví bližší požadavky na bezpečný provoz a používání strojů a technických zařízení. Nařízení vlády č. 101/2005 Sb. o podrobnějších požadavcích na pracoviště a pracovní prostředí. Nařízení vlády č. 495/2001 Sb., kterým se stanoví bližší podmínky poskytování osobních ochranných pracovních prostředků, mycích čisticích a desinfekčních prostředků. Vyhlášky č. 48/1982 Sb., kterou se stanoví základní požadavky k zajištění bezpečnosti a technických zařízení. Směrnice Ministerstva zdravotnictví ČR č. 49/1967 Věst. MZd, o posuzování zdravotní způsobilosti k práci. ČSN Zásady pro bezpečnou práci v chemických laboratořích. ČSN Požární tabulky. A také na kvalifikaci pracovníků v laboratořích: Pracovat v laboratoři a obsluhovat její zařízení mohou pouze k tomu příslušným vedoucím pracovníkem pověření pracovníci, odborně a zdravotně způsobilí pro tuto činnost. O jejich odborné způsobilosti rozhoduje příslušný vedoucí pracovník, o zdravotní způsobilosti pracovníka rozhoduje lékař. Pověřit pracovníka uvedenou činností lze, až po úspěšném zakončení jeho zaškolení a zácviku. 4

5 V průběhu zaškolování pracovníka musí být tento prokazatelně seznámen s tímto provozním bezpečnostním předpisem a návody výrobců pro používání daného zařízení. Mimo to musí být v omezeném rozsahu seznámen rovněž s potřebnými ustanoveními uvedenými v Úvodu tohoto předpisu. Rozsah seznámení s potřebnými ustanoveními stanoví příslušný vedoucí pracovník. Z obsahu uvedených předpisů musí být zaškolovaný pracovník následně přezkoušen, přičemž musí prokázat jejich vyhovující znalosti. Toto školení a přezkušování musí být každoročně opakováno a musí o něm být vedena evidence, uložená u příslušného vedoucího pracovníka. Uvedené školení a přezkušování pracovníků provádí příslušný vedoucí pracovník. Za řádný zácvik obsluhy strojů a zařízení laboratoře odpovídá příslušný vedoucí pracovník, který stanoví jeho potřebnou dobu a zaměření. V průběhu zácviku si musí pracovník osvojit zejména dodržování bezpečnostních předpisů, zvláště používání předepsaných ochranných zařízení, provádění běžné obsluhy a seřizování strojů a zařízení, bezpečnou manipulaci s materiálem, řádné používání osobních ochranných pracovních prostředků ŠKOLA Při práci ve školní laboratoři a při metrologických měřeních ve škole je nutné se řídit následujícími předpisy: a) Podmínkami bezpečnosti práce a ochrany zdraví při vzdělávacích činnostech zakotvených v švp daného oboru: V teoretické výuce jsou žáci pravidelně seznamováni se základními předpisy Bezpečnosti práce a ochrany zdraví při práci a v oblasti požární prevence. Na začátku výuky odborného výcviku žáci absolvují vstupní školení o všeobecných zásadách BOZP a PO na pracovišti a při činnostech které budou v rámci výuky provádět. Školení provádí bezpečnostní technik ve spolupráci s učitelem praxe. V průběhu praxe ve školních dílnách žáci absolvují další školení o zásadách BOZP a PO včetně upozornění na pracovní rizika a používání osobních ochranných pracovních prostředků vždy před zahájením konkrétní činnosti kterou budou v rámci odborného výcviku. provádět. Školení provádí učitel. Odborný výcvik vykonávaný u cizí organizace: za zajištění BOZP a PO žáků je odpovědná tato organizace a ta je také je povinna zabezpečit školení žáků o zásadách BOZP a PO na tomto pracovišti a pro konkrétní činnosti, které žáci budou v rámci odborné praxe provádět včetně upozornění na pracovní rizika a používání OOPP a to před zahájením konkrétní 5

6 činnosti. Školení zajišťuje organizace prostřednictvím oprávněné osoby.při školení žáků se v přiměřené míře vychází ze Zákoníku práce a z dalších obecně platných předpisů vztahujících se na činnosti prováděné žáky v rámci odborné praxe nebo praktické výuky a dotýkající se problematiky BOZP a PO, tj. z nařízení vlády, platných vyhlášek, technologických postupů, technických norem,návodů k obsluze, vnitřních předpisů a místních provozně bezpečnostních předpisů. b) Školním řádem platným pro daný školní rok paragrafy 5. 11, pro Provoz a vnitřní režim školy vyplývajícího ze školského zákona č. 561/2004 Sb., o předškolním, základním, středním, vyšším odborném a jiném vzdělávání (školský zákon) a pozdějších změn, konkrétně 29Bezpečnost a ochrana zdraví ve školách a školských zařízeních, upřesněné Metodickým pokynem k zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví dětí, žáků a studentů ve školách a školských zařízeních zřizovaných Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy z 22. prosince 2005 Č.j.: / Z toho pak vychází konkrétní předpisy pro měření, bezpečnost práce, koncepce a uspořádání pracoviště BEZPEČNOST PRÁCE NA PRACOVIŠTI Při měřeních ve školních laboratořích je nezbytné vždy respektovat bezpečnostní předpisy, které slouží k ochraně života a zdraví člověka a často mají vliv i na ochranu majetku. Informace o bezpečnosti práce se zajišťuje proškolením žáků na začátku každého školního roku a pravidelnými instruktážemi o bezpečnosti práce v konkrétních pracovních prostorách a laboratořích. Vzhledem k prostoru učebny je nutné být opatrný při práci s měřidly, vybavením a součástmi, aby nedošlo k pádu předmětu a tím ke zranění. Zvláště se nesmí: nechávat měřidla, součásti a přístroje volně na pracovním stole ve větším množství. Pobíhat po učebně s rozloženými měřidly (úhloměr, posuvka). Strkat se v učebně a házet různými předměty REŽIM PROVOZU UČEBNY MĚŘENÍ Na začátku vyučování je žákům rozdán potřebný materiál, měřidla, přístroje. Případné nedostatky, poškození, neúplnost nahlásí vyučujícímu učiteli. Po skončení práce žáci provedou konzervaci měřidel a jejich uložení do krabic. Prokázané úmyslné poškození měřidel nebo zařízení hradí žáci v plném rozsahu. Žák je povinen používat svěřené předměty jen k takovému účelu k jakému jsou určeny. 6

7 1.6. PROSTOROVÉ PODMÍNKY PRACOVIŠTĚ Pracoviště i pracovní stanoviště tj. část pracoviště, kde člověk provádí svou pracovní činnost, musí vyhovovat požadavkům a nárokům na pracovní pohodu tzn. bezpečnostním a hygienickým podmínkám. Musí být: pohodlné, musí umožňovat pohodlnou práci, nestísněnou polohu těla i končetin, uspořádané, na pracovišti (stanoviště) musí být správně umístěny nástroje, materiál, přípravky atd., bezpečné, bezpečnostní kryty, odsávání škodlivých výparů, hygienické, optimální klimatické, optické a akustické podmínky, možnost udržovat zařízení v čistotě, estetické, pracoviště musí působit příjemným dojmem (barevná úprava) SVĚTELNÉ PODMÍNKY NA PRACOVIŠTI Z celkového množství informací, které člověk svými smysly přijímá je až 90% přijímaných zrakem. Při nedostatku slunečního světla je proto nutné zajistit potřebné světelné podmínky umělým zdrojem žárovky, zářivky, výbojky. Dobré světelné podmínky na pracovišti přispívají k vyššímu pracovnímu výkonu a přesnosti měření. Nedostatečné osvětlení způsobuje zrakovou únavu a následně snížení kvality práce a výkonnosti PŘEDPISY PRO MĚŘENÍ Měření všech fyzikálních a stavových veličin musí být jednotná, aby naměřené údaje byly navzájem porovnatelné. Tuto jednotu zajišťuje tzv. soustava etalonů. Měření v technice jsou rovněž vázána technickými předpisy - normami. Tyto normy stanovují postupy měření a konkrétní přesnosti použitých měřicích přístrojů pro měření požadovaných veličin. 7

8 2. ŘÍZENÍ JAKOSTI VE STROJÍRENSKÉ VÝROBĚ A URČOVÁNÍ NEJISTOT 2.1. ÚVODEM O KVALITĚ A METROLOGII Již velmi dlouho si lidé vzájemně dodávají své výrobky a služby. Hlavními měřítky těchto dodávek je množství, kvalita a cena. Tím, jak stoupala konkurence výrobců a dodavatelů, se stala cena a kvalita rozhodujícím faktorem odběratele pro nákup určitého zboží. Tato kvalita musela být stále dodržována, ba dokonce zvyšována. Pokud chce dnešní výrobce nebo dodavatel dodávat své produkty na náročné trhy, případně spolupracovat s dalšími subjekty a to nejen doma, ale i v zahraničí, musí přijmout pravidla dodržování určitých závazných norem. Ovšem nad těmito normami musí existovat legislativní nadstavba zákony a vyhlášky, které jasně a měřitelně definují kvalitu. Metrologie je věda, která se zabývá jednotnou kontrolou a měřením, tedy nepřímo zajišťuje dodržování výše zmiňovaných zákonů a vyhlášek MANAGEMENT JAKOSTI VÝROBY Pro praktický život a řízení podniků byla vypracována definice jakosti, která je univerzální a velmi závazná, uvádí ji norma ČSN EN ISO 9000:2001, která hovoří o tom, že jakost (resp. synonymum kvalita) je stupeň splnění požadavků souborem typických znaků. Management jakosti (definice podle ISO 9000:2005) zahrnuje koordinované činnosti pro nasměrování a řízení organizace s ohledem na jakost. Funkce managementu jakosti spočívá v plánování, řízení, prokazování a zlepšování jakosti. 8

9 2.3. PROČ ZAVÉST SYSTÉM MANAGEMENTU JAKOSTI VE FIRMĚ? V posledních dvou desetiletích stoupl význam jakosti ve světovém měřítku tak dramaticky, že se někdy hovoří o revoluci jakosti. Ne všichni řídící pracovníci jsou ale ochotni akceptovat tyto dramatické změny v nazírání na kvalitu, což zdůvodňují tím, že jde o módní, rozvojový jev, který je třeba v podnicích jednoduše přežít. Skutečnost je ovšem taková, že pokud mají naše podniky v ostrém konkurenčním prostředí opravdu přežít, měly by problematice managementu jakosti věnovat zásadní pozornost. Tyto trendy byly v západoevropských firmách zřetelné už koncem osmdesátých let minulého století. Evropská nadace pro řízení jakosti (EFQM) ve speciálním průzkumu uskutečněném v roce 1989 zjistila, že 90 % vrcholových manažerů považovalo už tehdy jakost za kritickou otázku konkurenční schopnosti a 55 % z nich hodnotilo jakost jako absolutně nejdůležitější faktor jimi řízených firem. Dále pak EFQM ve spolupráci s Evropskou komisí realizovala v letech 1994 až 1995 výzkumný projekt zabývající se hledáním evropské cesty ke kvalitě výroby. Jeho součástí se stalo vypracování případových studií z 35 evropských firem zaměřených na management jakosti. Analýzy těchto studií jednoznačně prokázaly, že účinný management jakosti vede: - ke zlepšování ekonomických výsledků, - k vyššímu zájmu o požadavky zákazníků, - k rozvoji podnikové kultury a vedení lidí, - k významným změnám v osobním rozvoji zaměstnanců. Tyto závěry jsou velmi zajímavé a měly by být inspirací pro všechny, kteří doposud váhají s rozhodnutím vydat se podobnou cestou. 9

10 2.4. JAKÉ JSOU ZÁKLADNÍ PRINCIPY MANAGEMENTU JAKOSTI? Základní principy (zásady) managementu jakosti definuje např. norma ČSN EN ISO 9000:2006, která také uvádí jejich stručné vymezení: a) Zaměření na zákazníka: Organizace jsou závislé na svých zákaznících a proto mají rozumět současným a budoucím potřebám zákazníků, mají plnit jejich požadavky a snažit se předvídat jejich očekávání. b) Vedení a řízení lidí: Vedoucí osobnosti (lídři) prosazují soulad účelu a zaměření organizace. Mají vytvářet a udržovat interní prostředí, v němž se mohou lidé plně zapojit při dosahování cílů organizace. c) Zapojení lidí: Lidé na všech úrovních jsou základem organizace a jejich plné zapojení umožňuje využít jejich schopnosti ve prospěch organizace. d) Procesní přístup: Požadovaného výsledku se dosáhne mnohem účinněji, jsou-li činnosti a související zdroje řízeny jako proces. e) Systémový přístup k managementu: Identifikování, porozumění a řízení vzájemně souvisejících procesů jako systému přispívá k efektivnosti a účinnosti organizace při dosahování jejích cílů. f) Neustálé zlepšování: Neustálé zlepšování celkové výkonnosti organizace má být trvalým cílem organizace.. g) Přístup k rozhodování na základě faktů: Efektivní rozhodnutí jsou založena na analýze údajů a informací. 10

11 2.5. NORMY JAKOSTI Normy jsou v ČR vydávány v souladu se zákonem č. 22/1997 Sb. ve znění pozdějších předpisů. ISO je mezinárodní organizace pro normalizaci, která se zabývá tvorbou mezinárodních ISO norem. Z mezinárodních norem se pak tvoří normy evropské EN a z nich pak normy národní ČSN EN. Asi nejvýznamnějšími normami pro řízení jakosti jsou tyto normy: a) ČSN EN ISO 9000 Systémy managementu jakosti - Základy, zásady a slovník b) ČSN EN ISO 9001 Systémy managementu jakosti - Požadavky c) ČSN EN ISO 9004 Systémy managementu jakosti - Směrnice pro zlepšování výkonnosti d) ČSN EN ISO Systém enviromentálního managementu norma týkající se životního prostředí Ukázka významu a přínosu zavedení normy ISO 9001pro firmu: - Vyšší efektivita a ziskovost - Výroba nebo služby stále vychází vstříc zákazníkovi - Zvýšení a udržení podílu na trhu - Zlepšení organizace a morálky uvnitř firmy - Snížení nákladů a závazků - Zvýšení spolehlivosti výroby 2.6. PLÁNOVÁNÍ JAKOSTI VÝROBY Firma, která se přihlásí k systému řízení jakosti musí definovat a dokumentovat, jak budou požadavky na jakost plněny, proto musí: - Vypracovat plán jakosti - Stanovit a získat všechny nástroje řízení, procesy, vybavení, zdroje a dovednosti, potřebné k dosažení jakosti - Zajistit spojitost výroby, kontroly, zkoušení, instalace a servisu a zároveň zajistit jejich modernizaci a vývoj - Aktualizovat řízení jakosti - Stanovit zásady vypracovávání záznamů o jakosti 11

12 2.7. SMYČKA JAKOSTI VÝROBY Cílem smyčky jakosti je optimalizovat veškeré procesy, které se podílí na výrobě, výstupu z podniku až po jeho ukončení životnosti. Cílem je minimalizovat náklady na procesy při zachování stávající kvality a zefektivnit jejich chod CHYBY A NEJISTOTY MĚŘENÍ METROLOGICKÝ SYSTÉM V ČESKÉ REPUBLICE Vznikem ČR a jejím přijetím do Evropské unie byly provedeny kroky v oblasti metrologie a zkoušení tak, aby se shodly evropské předpisy s naším národním hospodářstvím. Zákon č. 20/1993 Sb., o zabezpečení státní správy v oblasti technické normalizace, metrologie a státního zkušebnictví, ve znění zákona č. 22/1997 Sb., a zákon č. 505/1990 Sb., určuje působnost těchto orgánů státní správy: - Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR (MPO) - Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví ÚNMZ) - Český metrologický institut (ČMI) - Český institut pro akreditaci (ČIA) 12

13 Kromě toho existují organizace autorizované, které ÚNMZ pověřila k provádění určitých výkonům v oblasti metrologie a zkušebnictví, např. provádí státní kontrolu měřidel a uchovávání etalonů, vydávají certifikáty (osvědčení) o dodržování určitých norem daným výrobcem či dodavatelem, jsou to např. Česká společnost pro jakost (ČSJ) nebo společnost CQS-CERT (Sdružení pro certifikaci systémů jakosti) ZÁKLADNÍ POJMY METROLOGIE Metrologie věda zabývající se měřením Měření je soubor činností jejichž cílem je stanovit hodnotu veličiny Měřená veličina veličina jejíž hodnota je předmětem měření Měřící přístroj (měřidlo) - zařízení určené k měření samotné nebo ve spojení s přídavným zařízením, druhy měřidel: etalony kontrolní měřidla pracovní měřidla stanovená pracovní měřidla nestanovená orientační (informativní) měřidla Etalon měřidlo měřící přístroj, ztělesněná míra, referenční materiál nebo měřící systém, určené k definování, realizování, uchovávání nebo reprodukování jednotky nebo jedné či více hodnot veličiny k použití pro referenční účely (např.: etalon hmotnosti 1kg, etalonová koncová měrka, etalonový ampérmetr). proces měření 13

14 Výsledek měření hodnota získaná měřením přisouzená měřené veličině Veličina vlastnost jevu, tělesa nebo látky, kterou lze kvalitativně rozlišit a kvantitativně určit (délka, hmotnost, teplota, elektrický odpor určitého drátu atd.) Jednotka (měřící) blíže určená veličina definovaná a přijatá konvencí, se kterou jsou porovnávány jiné veličiny stejného druhu za účelem vyjádření jejich hodnot ve vztahu k této veličině Značka (měřící) jednotky konvenční označení měřící jednotky (m -značka metru, A značka ampéru) Chyba (měření) výsledek měření minus pravá hodnota měřené veličiny Nejistota měření parametr přidružený k výsledku měření, který charakterizuje rozptyl hodnot, které by mohly být důvodně přisuzovány k měřené veličině TECHNICKÁ KONTROLA VE STROJÍRENSKÉM PODNIKU Technická kontrola je důležitou částí podnikového systému řízení jakosti. Jejím cílem je vyhledávání nekvalitních výrobků a hlavně předcházení vzniku chyb. Technická kontrola v podniku se skládá ze čtyř části: vstupní zajišťuje, aby všechny vstupy odpovídaly všem požadavkům na jakost materiálů nebo polotovarů vstupujících do výroby výrobní zajišťuje technickou kontrolu během výroby výstupní zajišťuje technickou kontrolu hotových výrobků a vyřazení nevyhovujících kontrola pracovních prostředků obvykle následuje po dokončení výroby, aby se zjistil stav jejich opotřebení, případně přesnost výrobních strojů Základním předpisem, který určuje, kdy se má jaká kontrola do procesu výroby zařadit, je technologický postup. Důležitým faktorem pro zajištění jakosti výroby je osobní odpovědnost zainteresovaných pracovníků CHYBY A NEJISTOTY MĚŘENÍ Žádným měřením nezískáme správnou hodnotu měřené veličiny. Opakujeme-li měření za stejných podmínek zjistíme, že výsledky měření se od sebe více nebo méně liší, každé měření je tedy zatíženo určitou chybou, měřením se tedy pouze přiblížíme ke správné hodnotě. Výsledek tedy naměříme s určitou nejistotou měření. 14

15 ZÁKLADNÍ NÁZVOSLOVÍ Z TEORIE CHYB MĚŘENÍ a) Absolutní chyba měření Δx Označuje rozdíl mezi naměřenou a skutečnou x xs skutečná hodnota podle etalonu - pravá hodnota(správná), problém je v tom, že není známa tzv. konvenčně pravá hodnota, xn naměřená hodnota b) Relativní chyba měření Vypovídá o odchylce naměřené hodnoty vůči pravé hodnotě s tím, že výsledek je v % a je uváděn výrobci u některých měřidel. Relativní chyba měření má větší vypovídací schopnost než absolutní chyba měření lépe se srovnávají výsledky s chybou v procentech. xn xs r x xs *100 x n xs x s *100 % c) Rozpětí naměřených hodnot Vypočteme jako rozdíl mezi největší a nejmenší naměřenou hodnotou. Tato hodnota vypovídá o rozložení naměřených hodnot a doplňuje představu o naměřených hodnotách. xmax,min maximální, minimální naměřená hodnota d) Chyby hrubé Příčinou chyb hrubých je nesprávně provedené měření, nesprávný odečet údaje, nesprávný způsob zpracování, vada přístroje, nesprávná manipulace s měřidlem apod. Výsledek měření ovlivněný hrubou chybou je nepoužitelný. Naměření hodnoty zatížené hrubou chybou se ze souboru naměřených hodnot vylučují a nesmí se v měření pokračovat, pokud nebudou příčiny odstraněny. R x max x min 15

16 e) Chyby systematické Chyby systematické vznikají z příčin, které působí soustavně a jednoznačně co do smyslu a velikosti. Působení systematické chyby se dá zjistit změnou měřicích poměrů, např. provedením měření na jiném přístroji, jiným pozorovatelem, za jiných podmínek atd. Dle poznatelnosti systematické chyby dělíme na: zjistitelné - mají konkrétní znaménko a hodnotu, lze je použít ke korekci naměřené hodnoty neznámé - nemají konkrétní znaménko, nedají se použít ke korekci naměřené hodnoty, zachází se s nimi jako s chybami náhodnými a zahrnují se do nejistoty měření Dle příčin výskytu systematické chyby dělíme na: chyby měřidla - vznikají při výrobě, činnosti a při používání, jsou způsobené nepřesností výroby jednotlivých funkčních elementů, nepřesnosti montáže, změnou pracovních podmínek, zjišťují se kalibrací nebo ověřováním chyby měřící metody - hlavní příčiny jsou nesprávná volba měřicí metody, nesprávné umístění měřené součásti na směr měření, vliv přítlačné sily, deformace atd. chyby osobní - jsou způsobeny osobou, která provádí měření, příčiny nevědomost, neopatrnost, nepozornost, nedokonalost lidských smyslů atd. chyby způsobené vlivem prostředí - vlhkost, prašnost, teplota, osvětlení, tlak atd) f) Chyby náhodné (nahodilé) Náhodné chyby jsou způsobené příčinami náhodného charakteru co do velikosti a směru působení. Při každém jednotlivém měření určité veličiny se vyskytují náhodné chyby a ovlivňují každou naměřenou hodnotu. Při opakovaném měření za stejných podmínek (osoba, metoda, měřidlo, prostředí apod.) bude soubor naměřených hodnot v důsledku působení náhodných chyb vykazovat rozptyl, jehož velikost je úměrná vlivu náhodných chyb. Z jedné naměřené hodnoty nelze posoudit vliv náhodných vlivů, ale pouze ze souboru naměřených korigovaných hodnot je možno určit velikost náhodné chyby pomoci intervalu, ve kterém se bude nacházet s určitou pravděpodobnosti (jistotou) skutečná hodnota naměřené veličiny. 16

17 Náhodné chyby mají při měření ve strojírenství nejčastěji Gaussovo rozdělení hustoty pravděpodobnosti výskytu, které je vyjádřit dvěma zákony statistického charakteru: - malé chyby jsou častější než chyby velké, - chyby kladné jsou stejně četné jako chyby záporné s směrodatná odchylka aritmetického průměru nebo-li výběrová směrodatná odchylka 2s rozptyl měření R rozsah měření xmax,min maximální, minimální naměřená hodnota Bod zvratu bod, ve kterém Gaussova křivka přechází z vydulé do vypuklé křivky Kde x1, x2, xn - naměřené hodnoty n - počet měření je aritmetický průměr výběrového souboru střední hodnota, střední průměr. Jedná se o prosté sečtení naměřených hodnot dělený počtem hodnot. Rozptyl s x naměřených hodnot je charakterizován nejčastěji výběrovou směrodatnou odchylkou: x x 1 s x x 2... x n n i 1 x i n n 1 x 2 17

18 Směrodatnou odchylku rozptylu s x dílčích aritmetických průměrů můžeme pokládat za funkci n veličin xi měřených se stejnou výběrovou směrodatnou odchylkou a lze ji vypočítat ze vztahu: s x s x n n i 1 n* x i n x 1 2 g) Nejistota měření Pojem nejistota měření je relativně nový a v současné době velmi aktuální. U akreditovaných pracovišť se dle mezinárodních norem, směrnic a pokynů evropských organizací jednoznačně vyžaduje, aby výsledky měření, ověření, kalibrace, zkoušení byly uvedeny s nejistotou dané procedury. Nejistotou se rozumí parametr charakterizující rozsah (interval) hodnot kolem výsledku měření, který můžeme odůvodněně přiřadit hodnotě měřené veličiny. Základem je pravděpodobnostní princip. Předpokládá se, že nejistota měření pokryje skutečnou hodnotu s předpokládanou pravděpodobnosti NEJISTOTY MĚŘENÍ Základní charakteristikou nejistoty je standardní nejistota u, která je vyjádřena hodnotou směrodatné odchylky 18 s x, při normálním rozdělení zaručuje výsledek s pravděpodobnosti 68,27%, ta však nevyhovuje požadujeme-li vyšší hladinu pravděpodobnosti, protože hodnota s x je vhodná pro srovnávání dvou nebo více řad měření, ale pro porovnávání s předem požadovanými hodnotami (např.: tolerancemi rozměrů na technických výkresech) je nedostačující (požaduje se zaručení výsledku měření s pravděpodobností 95%. Nejistota měření tvoří parametr připojený k výsledku měření. Je to odhad části měření, který charakterizuje rozmezí hodnot, v němž leží skutečná hodnota měřené veličiny. Nejistotu měření způsobuje: a) Měřidlo b) Pracovník

19 c) Prostředí d) Etalon e) Výrobek součást f) Metoda měření Standardní nejistoty typu A Označuje se symbolem u z anglického uncertainty označení ua Odpovídá v podstatě náhodným chybám dle klasického přístupu. Jejich příčiny se považují za neznámé a hodnota nejistoty typu A klesá s počtem měření. Je vyhodnocena pomocí statistických metod a je charakterizována standardní odchylkou aritmetického průměru. U A s x n i 1 xi x n* n 1 2 Počet opakovaných měření by měl být větší než deset, protože jinak není možné učinit kvalifikovaný odhad. Pokud není k dispozici potřebný počet měření, použijeme korigovanou nejistotu UAk: U Ak ka * s x kde ka je koeficient rozšíření závislý na počtu opakovaných měření. Hodnoty koeficientu pro 95% pravděpodobnost, pro n počet měření jsou v následující tabulce: Standardní nejistoty typu B Označení ub. Jsou získány jinak než statistickým zpracováním výsledků opakovaných měření a jsou vyhodnoceny pro jednotlivé zdroje nejistoty určené pro konkrétní měření a jejich hodnoty nezávisí na počtu opakování měření. Pocházejí od různých zdrojů a jejich společné působení vyjadřuje výsledná standardní nejistota typu B. Tato nejistota zejména pro délková měření je složena z dílčích nejistot: 1. U M nejistota měřidla je určena buď výrobcem nebo kalibrací měřidla 2. U E nejistota etalonu je dána hodnotou z kalibračního protokolu 19

20 3. U T nejistota daná rozdílem teplot od 20 C v případě malých rozsahů stupnice (do 150 mm) a pohybuje-li se teplota v rozmezí ( ) C lze tento vliv nejistoty zanedbat Nejistotu typu B vypočteme jako geometrický součet dílčích nejistot: U B U 2 M U 2 E U 2 T Pro většinu měření vystačíme s maximální dovolenou chybou měřidla Z, kterou uvádí výrobce měřidla.výpočet standardní nejistoty typu B se pak zjednoduší na tento vztah: UB z 3 Hodnota odmocniny ze tří se používá pro normální, tedy Gaussovo rozdělení naměřených hodnot. 20

21 Výtah z norem (dovolené chyby měřidel): 21

22 Kombinovaná standardní nejistota měření u C vypočteme ji jako geometrický součet nejistoty typu A a typu B u c u 2 A u 2 B Rozšířená nejistota měření U Standardní nejistota charakterizuje nejistotu intervalem jehož překročení (odlehlost skutečné hodnoty od udávané hodnoty) má poměrně velkou pravděpodobnost. Praxe proto upřesňuje charakteristiku nejistoty intervalem, jehož překročení má malou pravděpodobnost, hovoří se o rozšířené nejistotě. Rozšířená kombinovaná nejistota pro libovolnou pravděpodobnost. Získá se násobením kombinované standardní nejistoty uc koeficient rozšíření ku. Konvenční hodnoty k U se pohybují od k U =2 (nejčastěji, zaručuje interval spolehlivosti přibližně 95 %).) do k U =3 a bývají obsaženy: - v technických normách a předpisech všeobecného určení, - v individuálních dohodách, technických podmínkách, kontraktech apod. U k * Vyjádření výsledku měření L uc x sx jednotka Při vyjadřování výsledku měření je nutno uvádět nejistotu na dvě platné číslice za desetinnou čárkou. Celý výpočet nejistoty se musí provést s nezaokrouhlenými hodnotami, až pak se provádí zaokrouhlení. Při konečném zaokrouhlení výběrového průměru z naměřených hodnot postupujeme tak,že zaokrouhlená číslice má být řádově shodná s druhou platnou číslici nejistoty. Tedy ve výsledku měření se uvádí výběrový průměr jako nejpravděpodobnější hodnota výsledku měření jen na tolik míst, aby jeho číslice nejnižšího řádu měla týž řád jako číslice nejnižšího řádu nejistoty měření při stejné jednotce metrologické veličiny. Výsledek měření píšeme v následující podobě. Nejprve uvedeme značku veličiny, jíž se další údaje týkají, dále zpravidla píšeme rovnítko, pak výslednou hodnotu a za znaménkem ± nejistotu. Pokud má vyjádřená veličina jednotku, připojíme jednotku. Např.: L= (58,65±0,12) mm 22

23 Shrnutí postupu výpočtu nejistoty Pří výpočtu nejistot lze postupovat dle následujících kroků: a) provedou se opakovaná měření (pokud je to možně) a zaznamenají se hodnoty ovlivňujících veličin (teplota, tlak. vlhkost,...), které jsou složkami nejistoty typu B b) na odečtené hodnoty se aplikují veškeré nutné korekce (např. známých systematických chyb měřicích přístrojů) c) stanoví se průměrná hodnota měření a nejistota typu A, podle počtu měření se případně provede její přepočet koeficientem rozšíření ka d) určí se všechny zdroje nejistoty typu B e) pomoci Gaussova (příp. rozšířeného) zákona šířeni nejistot se vypočítá kombinovaná nejistota typu B a obdobně rozšířená nejistota C f) urči se koeficient rozšíření ku pro požadovanou pravděpodobnost pokrytí a urči se rozšířená nejistota g) do protokolu se uvede výsledek měřeni, nejistota, koeficient rozšíření a další doplňující údaje s respektováním výše uvedených zásad pro desetinná místa, platné cifry a zaokrouhlováni. 23

24 METODIKA URČOVÁNÍ NEJISTOT Obecně se základní požadavky na vyjadřování nejistot měření se odvíjejí od normy ČSN EN ISO/IEC , ze které vychází dokumenty EAL R2 "Metodika vyjadřování nejistot měření při kalibracích", EAL-G23 "Vyjadřování nejistot v kvantitativním zkoušení"vydaná ČMI ZPRACOVÁNÍ VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ A ZÁPIS O MĚŘENÍ Naměřené hodnoty dále zpracovávají, aby jsme získali hodnotu měřené veličiny ve správném tvaru, jak bylo popsáno výše a o celém měření se provede zápis. Zápis o měření protokol má obsahovat: Popis měření měřící metoda, schéma zapojení, postup měření Vnější podmínky měření místo, datum, laboratoř, teplota, tlak, vlhkost čas Použitá měřidla rozsah, citlivost, přesnost, výrobní číslo a označení Výsledky měření jejich matematické nebo grafické vyjádření Rozbor měření a zhodnocení výsledků Jména kontrolujících PODMÍNKY SPRÁVNÉHO MĚŘENÍ Správné měření vede získání zcela spolehlivého výsledku měření s danou přesností = nejistotou měření. Podmínky správného měření je možné shrnout do následujících bodů: každá zkušební laboratoř se musí řídit vyhláškami a zákonem č. 505/1990 Sb., to hlavně znamená, že všechny etalony a měřidla musí mít platnou kalibraci a platná ověření vhodné měřící prostředky musí mít odpovídající metrologické vlastnosti, platnou kalibraci a ověření kvalifikace pracovníků musí odpovídat vykonávané funkci správný postup měření spočívá nevolbě optimální metody měření zajištění vhodných prostor s vyhovujícím prostředím prostor laboratoře musí vyhovovat pro zajištění požadovaných podmínek měření záznam o měření dokument o měření, který se archivuje 24

25 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ Šulc J. a kol. : Technologická a strojnická měření, SNTL 1980 Bumbálek L. a kol. : Kontrola a měření, INFORMATORIUM MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A ZÁVITŮ 3.1. TEORIE MĚŘENÍ Měřením zjišťujeme, kolik měrných jednotek měřená veličina (délkový rozměr, úhel) obsahuje. Mezi nejpoužívanější měřicí přístroje patří posuvné měřítko, mikrometr a úhloměr, tedy měřidla přímá, nebo různé druhy měrek a kalibry, tedy měřidla pevná, se kterými měřenou veličinu pouze porovnáváme Měření skutečného rozměru (absolutní) Měrnou jednotkou ve strojírenství je 1 mm, což je jedna tisícina metru. Podle požadovaných přesností volíme vhodné druhy měřidel. K měření s přesnosti na 1 mm postačí použít ocelové měřítko nebo stáčecí metry. K měření s větší přesností desetin nebo setin milimetru se používají posuvná měřítka s různou dosažitelnou přesností, posuvné hloubkoměry, třmenové mikrometry se stanovenými rozsahy měření, 25

26 mikrometrické hloubkoměry, mikrometry pro měření dutin, aj Zjišťování odchylek Tam, kde bývá vhodnější nezjišťovat skutečný rozměr součástí, nýbrž pouze měřit odchylku skutečného rozměru od požadovaného, se používají číselníkové úchylkoměry v různém provedení (dutinoměry) a pasametry. Jsou to velmi přesná měřidla, která se musí uchovávat v čistotě, zabraňovat možnosti jejich mechanického poškození, vhodně konzervovat atp. Pokud se nesplní tyto požadavky, je pravděpodobné, že měřidlo nebude správně měřit a to by vedlo k výrobě zmetků - neupotřebitelných součástí. Obr. Pasametr Porovnávání rozměrů měření komparační Při komparačním měření nezjišťujeme číselnou hodnotu kontrolovaného rozměru, ale tento rozměr pouze porovnáváme s etalonem tj. s válcovým nebo třmenovým kalibrem, závitovou měrkou, poloměrovou měrkou, šablonou na měření úhlů atd Měření nepřímé Nepřímé měření se používá tam, kde nejde měřený rozměr určit přímo. Rozměr se počítá z řad výsledků přímých měření MĚŘENÍ DÉLKOVÝCH ROZMĚRŮ ZÁKLADNÍ ROVNOBĚŽNÉ MĚRKY - jsou to přesné destičky nebo hranoly s přesností až 0,001mm, vyrobené obvykle z kovu (ocelové, ze slinutého karbidu, keramické). - vyrábějí se ve čtyřech stupních přesnosti, nejpřesnější jsou na kontrolu v laboratořích, nejméně přesné pro dílenskou výrobu - jsou dodávány v sadách a jejich skládáním k sobě můžeme sestavit různé rozměry - díky vysoké kvalitě povrchu k sobě měrky při správném přiložení přilnou 26

27 Postup měření pomocí měrek: - před použitím se měrky očistí vatou a technickým benzínem - základní měrky se musí chránit před teplem a dotykem ruky - po použití se měrky očistí, lehce natřou mazacím tukem a vloží zpět do sady - při skládání měrek k sobě platí zásada, že vždy začínáme s nejmenším rozměrem měrky a na něj nasouváme větší. K sestavení rozměru použijme co nejmenší počet měrek, nejvýše 5 kusů. Styková chyba při složení dvou měrek k sobě může být až 0,0002mm a přikládáním dalších měrek se tato chyba zvětšuje. Kontrola měrek: - na měřícím přístroji pravidelně kontrolujeme jejich střední délku a rovnoběžnost - vizuálně (pohledem) kontrolujeme vzhled a čistotu dosedacích ploch měrek - rovinnost měřících ploch kontrolujeme skleněnou planparalelní destičkou - nevyhovující měrky se vyřadí a nahradí novými KALIBRY - jsou pevná porovnávací měřidla - používají se především tam, kde je předem stanovený rozsah nepřesnosti - tzv. tolerance neměří absolutní hodnotu, ale porovnává kontrolovaný údaj se dvěma mezními rozměry, mezi kterými má ležet správný rozměr součásti - používají se k měření vnějších i vnitřních rozměrů 27

28 Postup měření pomocí kalibrů: - kalibry se vyznačují tím, že mají dvě měřící části dobrou a špatnou - dobrá strana se musí při měření vnitřního rozměru snadno vsunout do díry nebo při měření vnějšího rozměru přesunout přes hřídel - dobrou a špatnou stranu kalibru lze rozeznat podle několika znaků. Špatná strana může být označena červenou barvou a slovním označením, nebo může být kratší než dobrá strana. Kontrola kalibrů: - kontrola se provádí v laboratoři kontrolními kalibry, základními měrkami a komparačními kalibry - rovinu měřící plochy u třmenových kalibrů kontrolujeme interferenčními sklíčky 1 kalibr na díry 2 kalibr na vnější rozměry 3 kalibr na závity 4 kalibr na kuželové díry POSUVNÉ MĚŘÍTKO - slouží k přímému měření délkových rozměrů - jsou to nejrozšířenější měřidla ve výrobě - mají různé druhy přesností, podle toho, na kolik dílků mají rozdělenu noniovu stupnici, jsou měřítka s přesností 0,1mm, 0,05mm, 0,02mm. 28

29 Obr. Popis posuvného měřítka Obr. Nonius pro přesnost 0,1mm, 0,05mm a 0,02mm Měřený rozměr 23,6mm Postup při měření vnějšího rozměru pomocí posuvky Těleso vložíme mezi roztažené čelisti. Pohybem posuvné části měřítka přitiskneme těleso k pevné čelisti a aretační pružinou zajistíme pohyblivou čelist. Při odečítání rozměru tak nemůže dojít k uvolnění čelisti. Nejprve odečteme velikost rozměru tělesa v celých milimetrech na pevné stupnici. Potom zjišťujeme, který dílek na noniově stupnici se kryje s dílkem na hlavní stupnici. tento dílek udává další část měřeného rozměru (desetiny nebo setiny mm podle přesnosti měřítka). Celkový rozměr získáme sečtením údajů z pevné a noniovy stupnice.abychom eliminovali chyby měření, opakujeme měření každého rozměru vícekrát (čím více, tím lépe - zpravidla pět až desetkrát) a matematickým průměrem stanovíme výslednou hodnotu změřeného rozměru. Postup při měření vnitřního rozměru pomocí posuvky Měření vnitřních rozměrů se provádí měřícími hroty pro vnitřní měření, které se vloží mezi kontrolované plochy. Další postup je stejný jako u vnějších rozměrů. 29

30 Kontrola posuvného měřítka: Při kontrole přesnosti posuvného měřítka je zapotřebí postupně zkontrolovat: a) rovnoběžnost měřících čelistí při sevřené (nulové) poloze činných ploch prohlídkou proti světlu (průsvitem). b) kolmost měřících čelistí pomocí nožového úhelníku c) rovinnost hlavního měřidla pomocí nožového pravítka d) přesnost základní stupnice a přesnost nonia pomocí základních měrek rovnoběžných Údržba posuvného měřítka: Údržba spočívá v udržování čistoty a po ukončení měření v nakonzervování měřítka tenkou vrstvou konzervačního prostředku. Důležité je šetrné zacházení se svěřenými měřidly a jejich ochrana před pádem. Nikdy neměříme pohybující se součást např. při soustružení, broušení atp. Po ukončení práce vkládáme měřítko do ochranného pouzdra a s tímto pouzdrem na určené místo, nikdy mezi nářadí. Obr. Digitální posuvné měřítko MIKROMETR Mikrometry jsou přímá měřidla měřící s přesností 0,01mm, protože jeho pohyblivý měřící dotek je posunován mikrometrickým šroubem. Výroba mikrometrického šroubu, který má stoupání 0,5 mm, je velmi náročná na přesnost a proto se vyrábí jen v délce 25 mm. Ze stejného důvodu jsou mikrometry vyráběny vždy jen pro měření délek v rozsahu 25 mm (např mm, mm,..., mm atd.). Nejčastěji používaný je mikrometr třmenový. Jeho hlavními částmi jsou (viz. obr.): 30

31 1. třmen s pevným dotykem 2. pohyblivý dotyk s maticí se stoupáním 0,5mm 3. brzda 4. rukojeť, uvnitř je třecí spojka 5. dělící bubínek 6. stupnice mikrometru 7. milimetrová stupnice 8. setinová stupnice DRUHY TŘMENOVÝCH MIKROMETRŮ: 1. mikrometr na závity 2. talířkový mikrometr na ozubená kola 3. mikrometr na měření tloušťek stěn 4. třídotykové mikrometrické měřidlo 5. mikrometrický hloubkoměr 5. mikrometrický odpich Postup měření a kontrola mikrometru: Vybereme mikrometr s vhodným rozsahem podle předpokládané velikosti měřeného rozměru. Překontrolujeme přesnost jeho měření a to tak, že pevný a pohyblivý dotek sešroubujeme k sobě na nulový rozměr. U větších rozsahů vložíme mezi doteky kontrolní váleček příslušný k danému rozsahu. Hrana bubínku se musí krýt s nulou nebo začátkem většího rozsahu na hlavní stupnici a středová čára hlavní stupnice se po citlivém dotažení bubínku přes řehtačku musí krýt s nulovou ryskou setinové stupnice po obvodu bubínku. Ta se často nekryje, takže musíme bubínek na nulu seřídit. Nejprve bubínek uvolníme tak, že speciálním klíčkem, vloženým do zářezů z čela bubínku, pootočíme proti směru hodinových ručiček. Uvolněným bubínkem pootočíme tak, aby se nulová ryska jeho stupnice kryla se středovou čárou hlavní 31

32 stupnice, a opačným pohybem klíčku bubínek zajistíme. Potom překontrolujeme správnost seřízení oddálením doteků mikrometru pootočením malého průměru asi o půl otáčky a přes řehtačku doteky opět citlivě dotáhneme. Abychom předešli chybě měření způsobené tepelnou roztažností třměnu mikrometru při jeho držení v ruce, zpravidla, umožňují-li to rozměry a tvar měřené součásti, upevníme mikrometr do speciálního stojánku. Mezi jeho doteky vložíme očištěnou měřenou součást a přes řehtačku citlivě oba doteky dotáhneme. Nedodržení stejné citlivosti dotahování řehtačky při seřízení i opakovaně při měření způsobí nepřesný výsledek a chyby v měření. Čtení naměřené hodnoty: Při odečítání rozměru nejprve přečteme celé milimetry nad a případně poloviny milimetrů pod čarou hlavní stupnice odkryté hranou bubínku (např. 12,5 mm na obr. a/ nebo 71 mm na obr. b/). K tomuto číslu přičteme údaj (v setinách milimetru) na stupnici po obvodu bubínku, jehož ryska je nejblíže vodorovné čáře hlavní stupnice (např. 12,5 mm + 0,15 mm na obr. a/ nebo 71 mm + 0,41 mm na obr. b/). Tyto hodnoty sečteme a výsledkem součtu je naměřená hodnota (např. 12,6 mm na obr. a/ nebo 71,41 mm na obr. b/), kterou napíšeme do příslušné kolonky protokolu z měření. 32

33 VÝŠKOMĚRY Výškoměr měří výšku součásti, která je uložena na kontrolní desce. Skládá se ze základny (1) z níž vystupuje kolmo rameno výškoměru (2). Po rameni výškoměru se posouvá měřící čelist (3) vybavená měřícím hrotem. Na měřící čelisti je u digitálního výškoměru LCD displej (4), ze kterého provádíme odečet rozměrů. Výškoměr lze použít i k měření dalších rozměrů, nejen výšky, musí však být vybaven speciálním nástavcem, ve kterém je upevněný úchylkoměr. Takto upraveným výškoměrem lze měřit i geometrické tolerance, např. kolmost tělesa, rovinnost nebo rzivost. Máme-li výškoměr vybavený speciálním měřícím hrotem kopinatého tvaru (6), můžeme jej použít i k měření polohy děr na tělese MIKROSKOP Mikroskop se používá k měření velmi malých rozměrů v pravoúhlých souřadnicích. Měřený objekt se upevní na pracovní stolek mikroskopu, který vykonává podélný a příčný pohyb pomocí mikrometrických šroubů. Optická část mikroskopu zvětšuje obraz součásti a pomocí nitkového kříže je umožněno čtení rozměru součásti. 33

34 3.3. MĚŘENÍ ÚHLŮ UHELNÍK Úhelníky jsou pevná měřidla, jimiž nejčastěji kontrolujeme úhel 90, méně často se vyrábějí i pro jiné hodnoty úhlů, např. 45, 30, 60. Postup měření uhelníkem: Úhelník vložíme do kontrolovaného úhlu dané součásti a jedno rameno přitiskneme k součásti, jejíž úhel kontrolujeme. Úchylka kontrolovaného úhlu se projevuje, jako světelná štěrbina mezi kontrolovanou součástkou a druhým ramenem úhelníku UNIVERZÁLNÍ ÚHLOMĚR Univerzální úhloměr má dvě navzájem kolmá ramena (1) a vyměnitelné pravítko. Má pevnou (3) a pohyblivou (4) kruhovou stupnici. Na pevné stupnici se odečítají celé stupně dané nulovou ryskou nonia. Na pohyblivé stupnici odečítáme minuty na té rysce, která se nejlépe kryje s ryskou základní stupnice. Princip odečítání je podobný principu práce s posuvným měřítkem. Postup měření univerzálním úhloměrem: Univerzální úhloměr přiložíme ke kontrolovanému tělesu. K jedné ploše přiložíme pevné rameno, ke druhé ploše pohyblivé rameno. Zkontrolujeme, zda ramena přiléhají k měřené ploše v celé délce. Úhel, vytvořený sklonem ramen vůči sobě, odečteme ze stupnice. Výsledný rozměr je dán součtem údajů z pevné a pohyblivé stupnice. 34

35 JEDNODUCHÉ DÍLENSKÉ ÚHLOMĚRY OBLOUKOVÉ Mají obloukovou stupnici, na které lze odečíst velikost jakéhokoliv úhlu. Obloukový úhloměr měří s přesností na stupně, univerzální úhloměr s přesností na minuty. Obr. Jednoduché dílenské úhloměry a) s otevřenou polokruhovou stupnicí b) s uzavřenou polokruhovou stupnicí c) s podélně přestavitelným ramenem a s uzavřenou polokruhovou stupnicí Údržba a kontrola úhloměru: Správnost měření úhloměrů kontrolujeme 90 kontrolním úhelníkem. Údržba úhloměrů je stejná jako u posuvného měřítka. Postup měření: Měří se tak, že otočné i pevné rameno přiložíme na měřené plochy součásti a na stupnici odečteme stupně. Tento jednoduchý typ úhloměru umožňuje měřit s přesností na celé stupně, případně odhadnout jejich poloviny. 35

36 SINUSOVÉ PRAVÍTKO Sinusové pravítko slouží k nepřímému měření úhlů. Při této metodě odměřujeme některé vedlejší rozměry a velikost úhlu určujeme výpočtem na základě trigonometrických vztahů. Vedle sinusového existuje ještě tangentové pravítko. Pravítka se vyrábějí pro délky L = 100, 200 a 300 mm. Základní tvar může být doplněn přídavnými prvky jako prismatickými podložkami, kuželovými hroty apod. Pomocí sinusového pravítka měříme zejména úkosy a kuželovitost. Sinusové pravítko je tvořeno základním ocelovým tělesem (4) na jehož spodní části jsou připojeny dva válečky o známém průměru (5). Vzdálenost středů válečků je pevně stanovena. Na horní straně pravítka je upínací zařízení nebo opěrka (6), která drží při náklonu pravítka měřené těleso ve stabilní poloze. K měření se používají ještě základní měrky (2) a číselníkový úchylkoměr (3). Postup měření: Měřený předmět uložíme na pravítko, kužel upneme mezi hroty. Podkládáním válečků základními měrkami rovnoběžnými uvedeme horní rovinnou plochu nebo povrchovou přímku kužele měřeného předmětu do polohy rovnoběžné se základnou. Ustavení kontrolujeme pomocí úchylkoměru. Pro sklon pravítka platí: sin kde h výška podložení = součet rozměrů základních měrek L vzdálenost dvou středů válečků h L, Z trigonometrických tabulek nebo pomocí kapesního kalkulátoru zjistíme úhel. 36

37 3.4. MĚŘENÍ ZÁVITŮ Závity je po vyrobení nutné zkontrolovat měřením. Většinou se měří tyto rozměry: - velký průměr závitu - rozteč a tvar profilu závitu - malý průměr závitu Velký průměr závitu se měří posuvným měřítkem nebo mikrometrem. Rozteč a tvar profilu závitu kontrolujeme pomocí závitových šablon, které jsou sestaveny v pevně spojenou soupravu podle druhu závitu. Šablony se používají jen na přibližné změření druhu a rozteče závitu. Střední průměr závitu se měří pomocí mikrometru a soupravy přesných drátků ZÁVITOVÉ HŘEBÍNKOVÉ ŠABLONY (MĚRKY) Tyto měrky se používají ke zjišťování hodnoty stoupání závitů. Každá měrka v sadě představuje profil závitu o určitém stoupání, který přikládáme ke kontrolovanému místu. Postup měření: Nejprve vybereme měrky odpovídajícího profilu závitu (metrické, whitwortovy, atd.) Potom si součást ustavíme tak, abychom mohli k profilu závitu přiložit závitovou měrku. Po přiložení měrky kontrolujeme proti světlu, zde mezi svěrkou a profilem závitu existuje mezera. U známého závitu můžeme kontrolovat přesnost výroby stoupání, u neznámého postupně přikládáme jednotlivé měrky do té doby, než mezi měrkou a závitem není viditelná mezera. Velikost stoupání je uvedena na každé měrce. 37

38 MEZNÍ ZÁVITOVÉ KALIBRY Ke komplexní (úplné) kontrole závitů slouží mezní závitové kalibry, kterými najednou kontrolujeme střední průměr, rozteč a správnost tvaru profilu závitu. Podle nich zjistíme, zda šroub a matice byly vyrobeny ve správné toleranci. U kalibrů pro vnitřní závity rozlišujeme dobrou a zmetkovou stranu. Zmetkové části kalibrů mají jen malý počet závitů a jsou označeny červeně. Podobně jsou značené i závitové kroužky na kontrolu vnějších závitů. Závitové kalibry kontrolují střední průměr závitu. Třmenové závitové kalibry používají dvojice profilových válečků, aby se zabránilo opotřebení dobrých válečků. Dobré válečky mají několik závitů, zatímco zmetkovité za nimi mají jen jeden chod závitu, potřebný ke kontrole středního průměru závitu. Obr. Závitový kalibr Obr. Závitové kroužky Obr. TŘMENOVÝ KALIBR 38

39 TŘÍDRÁTKOVÁ METODA K měření středního průměru závitu se používá i sada měřících drátků a třmenový mikrometr s plochými dotyky. Jedná se o metodu nepřímého měření, protože výsledný rozměr budeme dopočítávat z rozměru zjištěného měřením. Postup měření: Součást se závitem si přidržíme nebo upevníme tak, aby byl volný přístup k měřenému závitu. Z měřící sady vybereme kontrolní drátky. Průměr drátků, které použijeme k měření, musí splňovat několik požadavků. Musí se dotýkat vnitřních ploch závitů zhruba v jejich středu a musí přesahovat vně závitu, aby šel rozměr přes drátky změřit mikrometrem. Kontrolní drátky jsou celkem tři a vložíme je kolmo k ose závitu. Na jedné straně tělesa budou dva drátky, na protilehlé straně bude jeden drátek. Nyní se pomocí třmenového mikrometru změří rozměr přes drátky. Zjištěný údaj se dosadí do vzorce a vypočítá se střední průměr závitu. d Md 2 0, s d hledaný střední průměr závitu Md2 naměřená hodnota s stoupání závitu Výše uvedený vzorec platí pouze pro metrický závit. Pro jiné závity se používají jiné číselné konstanty. 39

40 MIKROMETR NA ZÁVITY (S NÁSTAVCI) K měření středního průměru závitu použijeme speciální třmenový mikrometr vybavený sadou výměnných dotyků (1) pro měření závitů a závitové měrky. Postup měření: Těleso si ustavíme do stabilní polohy a podle druhu závitu zvolíme měrky. Přikládáním měrek k profilu závitu určíme jeho stoupání. U mikrometru s nástavci vybereme podle zjištěného stoupání odpovídající dvojici dotyků a připojíme ji na pevnou a pohyblivou čelist. Tvar dotyků odpovídá profilu závitu. Jeden dotyk svým tvarem vyplní drážku mezi dvěma závity, do druhého dotyku zapadne výstupek závitu. Mikrometr je tak v poloze kolmé k ose závitu. Otočnou částí rukojeti dotáhneme dotyky. Na stupnici mikrometru odečteme změřený rozměr, který odpovídá střednímu průměru závitu. SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ SOUKUP, J. Technická měření. Praha: MM publishing, s.r.o, s. ISBN: DILLINGER, J. Moderní strojírenství pro školu i praxi. Brno: CENTA, spol.s.r.o., s. ISBN VDOLEČEK, F. Technická měření. Brno: VUT v Brně, FSI, s. KOLEKTIV AUTORŮ. Metrologie v kostce. Praha: Sdělovací technika, s. ISBN SLÁDEK, Z., VDOLEČEK,F.: Technická měření. Skriptum VUT. Brno, Nakladatelství VUT Brno, s. ISBN

41 4. KALIBRACE MĚŘIDEL 4.1. ÚVOD PROČ MĚŘIDLA KALIBROVAT Máme-li posuzovat zabezpečování kvality strojírenského výrobního procesu, nevyhneme se metrologii, zejména kalibraci měřidel a měřících prostředků. Některé náročné měřicí systémy, např. souřadnicové měřící stroje, se obvykle kalibrují prostřednictvím specializovaných metrologických laboratoří, péče o dílenská délková měřidla však zůstává převážně na metrologickém středisku podniku 4.2. ZÁKLADNÍ POJMY Z TEORIE KALIBRACE Kalibrace měřidel je soubor operací, kterými se metrologické vlastnosti měřidla porovnávají s měřidlem metrologickým navázaným, zpravidla s etalonem organizace, jiné kalibrační laboratoře nebo etalonem ČMI. Výsledky kalibrace se zaznamenávají do kalibračního listu. Návaznost měřidel - se rozumí zařazení měřidel do nepřerušené posloupnosti přenosu hodnoty veličiny počínající etalonem nejvyšší metrologické kvality po nejnižší SCHÉMA NÁVAZNOSTI MĚŘIDEL NA STÁTNÍ ETALON: 41

42 KALIBRAČNÍ POSTUP Kalibrační postup je předpis, který obsahuje souhrn činností při kalibraci měřidel a slouží jako návod pro práci zaměstnanců v kalibrační laboratoři. Každý kalibrační postup by měl být: a) úplný musí obsahovat potřebné údaje b) správný bez chyb a nesprávných údajů c) srozumitelný obsah musí být jednoznačný, aby nevznikaly pochybnosti o významu jednotlivých údajů a pojmů, zvláště při používání zkratek d) účelný musí určovat optimální podmínky pro co nejefektivnější průběh kalibrace s minimálními náklady a pracností e) validovaný musí být potvrzena a uznána platnost postupu případě, že se nejedná o postup normalizovaný f) stručný v textové části uvádět pouze nezbytné a důležité údaje potřebné ke kalibraci měřidel s použitím správných technických termínů g) přehledný čitelný a vhodně upravený Kalibrační postup musí obsahovat: a) Předmět kalibrace b) Odkaz na platné normy a navazující předpisy c) Požadavky na kvalifikací pracovníků provádějících kalibraci d) Měřidla a pomůcky pro kalibraci e) Stanovení obecných podmínek kalibrace: f) Teplota prostředí 20 ± 2 C g) Teplotní rozdíl mezi etalonem a kalibrovaným měřidlem max. 1 C h) Vlhkost vzduchu 50 ± 15% i) Min. doba temperance měřidla 30 až 90min 42

43 Kalibrační list musí obsahovat: a) Název a adresu kalibrační laboratoře b) Pořadové číslo, číslované strany, celkový počet stran c) Jméno a adresu zákazníka d) Identifikační údaje měřidla název, typ, výrobce, identifikační e) číslo kalibrového měřidla f) Data přijetí, provedení kalibrace a vystavení kalibračního listu g) Podmínky provedení kalibrace h) Měřidla použitá pro kalibraci i) Vyjádření o návaznosti výsledků měření j) Výsledky měření a jejich nejistotu měření k) Jméno, pracovníka, který měřidlo kalibroval, jméno a podpis odpovědného pracovníka, razítko kalibrační laboratoře Originál kalibračního listu se předá zákazníkovi, kopii si ponechá kalibrační laboratoř a archivuje jej po dobu pěti let. Kalibrační interval - významným aspektem pro zachování schopnosti laboratoře vytvořit navázané a spolehlivé výsledky měření je stanovení maximální doby, která by měla být povolena mezi kalibracemi referenčních nebo pracovních etalonů a používaných měřicích přístrojů. 43

44 Ukázka kalibračního listu: 44

45 SCHÉMA POSTUPU OD KOUPĚ MĚŘIDLA AŽ PO JEHO VYŘAZENÍ Metrologická konfirmace je soubor činností pro zajištění toho, aby měřící vybavení bylo ve shodě s požadavky na jeho zamýšlené použití. Metrologická konfirmace obecně zahrnuje kalibraci a ověřování, jakékoli nezbytné seřízení nebo opravu a následnou rekalibraci, porovnání s metrologickými požadavky na zamýšlené použití, jakékoli požadované zapečetění a označení štítkem. 45

46 Metrologický řád Každý podnik, který pracuje s měřidly, má stanovena pravidla v metrologickému řádu pro daná měřidla, podle nichž se řídí. Za jeho dodržování a aktualizování odpovídá metrolog, který je řádně proškolen a je seznámen se všemi měřidly, které jsou v daném podniku a k jakému účelu jsou využívány. Podnikový metrologický řád by měl zahrnovat: Obsah Cíl Pojmy, definice, zkratky Odpovědnost a pravomoc Rozdělení měřidel Volba měřidel Evidence a značení měřidel Výdej měřidel Kalibrace měřidel Ověřování měřidel Vyřazování měřidel Související dokumenty Přílohy Přílohy k metrologickému řádu se mohou skládat z těchto dokumentů: evidenční karta měřidla seznam pracovních měřidel stanovených seznam pracovních měřidel nestanovených seznam referenčních materiálů kalibrační postup pro nestanovená pracovní měřidla matice odpovědnosti matice dokumentace doklad o převzetí měřidel objednávka externí kalibrace oznámení o vadném měřidle 46

47 Povinnosti uživatele: Používat jen evidovaná měřidla Ohlásit podezření na neshodu měřidla Kontrola funkčnosti Správné užívání Správné uchovávání Sledování kalibračních známek a evidenčních čísel Evidenci měřidel lze vést v papírové podobě nebo v elektronické formě. Neměli bychom opomíjet dobré rozlišení měřidel, ať už číselnou řadou či barevně. Díky současným vyspělým technologiím, jako jsou databáze, lze měřidla evidovat nejen podle data platnosti kalibračních listů, ale i podle jednotlivých podnikových středisek nebo podle jmenného seznamu uživatelů či měřidel. Evidenční karta měřidla by měla obsahovat tyto základní údaje: Název měřidla Jméno výrobce, model a typové označení Výrobní číslo Evidenční číslo metrologické evidence Datum výroby a datum uvedení do provozu Stav při převzetí Umístění měřidla Podrobné údaje z kontrol včetně údajů o ověření nebo kalibrace měřidel Podrobnosti o prováděné údržbě Evidence závad, poškození, úprav a oprav U každého měřidla je třeba evidovat základní chybu měřidla (udává ji výrobce). Je to chyba měřidla určená za referenčních podmínek. Tyto podmínky je třeba zachovávat pro správnost měření a jeho platnost. Dalším evidovaným údajem je třída přesnosti měřidla, která se zpravidla vyjadřuje číslem nebo symbolem přijatým dohodou a nazývaným index třídy. 47

48 PŘÍKLADY KALIBRACE ZÁKLADNÍCH MĚŘIDEL DÉLKY V následujícím přehledu uvádíme základní druhy dílenských měřidel, používaných ve strojírenství a základní informace o jejich kalibraci a příslušném kalibračním zařízení. Posuvka Celková chyba posuvky se zjišťuje koncovými měrkami v nulové poloze a v několika dalších místech, rozložených rovnoměrně po měřícím rozsahu. Přitom se dbá na to, aby u každého měřícího místa byl měřen jiný dílek nonické stupnice. Přímost měřících ramen se kontroluje metodou na průsvit nebo nožovým pravítkem. Tloušťka jejich osazených konců se měří třmenovým mikrometrem, nebo pasametrem. Měřící ramena pro vnitřní měření se mohou kalibrovat pomocí kontrolních kroužků. kalibraci posuvek jsou k dispozici kontrolní sady, které obsahují tři koncové měrky, např. 30,0 mm, 41,3 mm, 131,4 mm a dva kontrolní kroužky, např. 4 mm a 25 mm. Dílenská kalibrace posuvky: Kontrolu posuvného měřidla na přesnost provádíme jednoduchým způsobem a to tak, že posuvnou měřící čelist posuneme do nulové polohy a kontrolujeme průsvit mezi pevnou a pohyblivou čelistí. Pokud je posuvka v pořádku tak mezi rameny nesmí prosvítat žádné světlo. Následně zkontrolujeme krytí nuly hlavní a noniové stupnice, volnost posouvání pohyblivé části po pevné. Nakonec to stejné zkontrolujeme při dotažení aretace (nesmí se změnit krytí nul a neprůsvitnost mezi měřícími doteky. Pro 48

49 Mikrometr Celková chyba třmenového mikrometru se zjišťuje koncovými měrkami rovněž v několika místech. V každém měřícím bodě se přitom měří jiný dílek pomocné (setinové) stupnice. Tak lze zkontrolovat případný výskyt jakékoli periodické chyby stoupání mikrometrického šroubu. Rovinnost měřících ploch se zjišťuje skleněnou měrkou, v případě měřících ploch, u kterých vzhledem k jejich opotřebení nelze uvažovat se vznikem interferenčního jevu, se používá nožové pravítko. Tato kontrola se provádí pomocí sady čtyř planparalelních měrek, odstupňovaných ve 4 polohách v průběhu jedné otáčky šroubu. Kontrolu rovnoběžnosti se doporučuje provádět pouze při prvotní kalibraci, obvykle u výrobce, nebo po opravě měřících ploch. Měřící síla se měří vhodným siloměrem na počátku, ve středu a na konci měřícího rozsahu. Zkušební sady pro třmenové mikrometry, které jsou na trhu, obsahují zpravidla 10 koncových měrek z keramiky nebo oceli (jmenovité rozměry od 2,5 mm do 25,0 mm) a skleněnou měrku pro kontrolu přímosti měřících ploch. Dílenská kalibrace mikrometru Provádí se tak, že pevný a pohyblivý dotek sešroubujeme k sobě na nulový rozměr. U větších rozsahů vložíme mezi doteky kontrolní váleček nebo koncovou měrku odpovídající danému rozsahu. Hrana bubínku se musí krýt s nulou nebo začátkem většího rozsahu na hlavní stupnici a středová čára hlavní stupnice se po citlivém dotažení bubínku přes řehtačku musí krýt s nulovou ryskou setinové stupnice po obvodu bubínku. Ta se často nekryje, takže musíme bubínek na nulu seřídit. Nejprve bubínek uvolníme tak, že speciálním klíčkem, vloženým do zářezů z čela bubínku, pootočíme proti směru hodinových učiček. Uvolněným bubínkem pootočíme tak, aby se nulová ryska jeho stupnice kryla se středovou čárou hlavní stupnice a opačným pohybem klíčku bubínek zajistíme. Potom překontrolujeme správnost seřízení oddálením doteků mikrometru pootočením malého průměru asi o půl otáčky a přes řehtačku doteky opět citlivě dotáhneme. Jestliže vzájemná poloha stupnic neukazuje přesně nulu, musíme seřízení zopakovat, jestliže ano, můžeme pokračovat v měření. Aby byla dodržena stejná a správná síla přítlaku měřících plošek používejte k dotahování kroužek s brzdičkou (řehtačku)!!! 49

50 Údržba mikrometru: Měřidla s mikrometrickým šroubem, stejně jako většinu ostatních, udržujeme v nakonzervovaném stavu, při pokojové teplotě, v příslušném ochranném pouzdru a chráníme je před mechanickým poškozením. Doteky mikrometru musíme před měřením očistit od konzervačního prostředku. Mezní kalibry Válečkové kalibry (mezní kalibry pro kontrolu děr) se kalibrují pasametrem, nebo digitálním mikrometrem s výstupem dat a tiskárnou. Tato druhá metoda je rychlejší (i včetně vyhodnocování), je ale vhodná pouze pro kalibry IT9 a méně přesné. Často se válečkové kalibry také měří na svislém nebo vodorovném délkoměru. Třmenové kalibry se měří koncovými měrkami, ze kterých se složí příslušný rozměr a takto sestavený blok se zasune mezi funkční plochy kalibru. Tato metoda vyžaduje značnou zručnost a zkušenost, používá se pro kalibry IT8 a méně přesné. Bez omezení na přesnost kalibru lze třmenové kalibry (tedy i kalibry IT6 nebo dokonce IT5) měřit na vodorovném délkoměru. Závitové trny (kalibry pro kontrolu závitu matice) se měří přes drátky (měřicí drátky podle ČSN ) pasametrem, digitálním mikrometrem nebo na délkoměru (svislém nebo vodorovném) Závitové kroužky (kalibry pro kontrolu závitu šroubu) se kontrolují pomocí porovnávacích trnů nebo měří na vodorovném délkoměru s použitím speciálních měřících doteků. Liší-li se výsledky měření podle uvedených metod, je rozhodující kontrola porovnávacími trny. Úchylkoměry Celková chyba číselníkového úchylkoměru se zjišťuje na speciálním přístroji nebo na vodorovném délkoměru. Podmínkou je, aby se měřící tyčka úchylkoměru pohybovala při kalibraci pouze v jednom směru (vzestupném a následně sestupném). Výsledky měření se zanášejí do grafu. Tímto způsobem lze totiž z hodnot celkové chyby stanovit chybu reverzibility, jako rozdíl hodnot zjištěných při vysouvající a zasouvací se tyčce úchylkoměru ve stejném místě stupnice. Největší zjištěný rozdíl je chybou reverzibility. Variační rozpětí je další parametr, který se má při kalibraci zjišťovat, a to pětinásobným spuštěním měřící tyčky úchylkoměru na měřící stolek. Rozdíl mezi největším a nejmenším údajem je variační rozpětí. I když variační rozpětí není uvedeno v normě ČSN EN ISO 463, je významným ukazatelem celkového opotřebení převodů úchylkoměru. 50

51 U číselníkových úchylkoměrů, zejména s mechanickým převodem, je důležité zjišťovat měřící sílu a její kolísání. Měří se vhodným siloměrem na začátku, ve středu a na konci měřícího rozsahu, a to při vzestupném i sestupném pohybu měřicí tyčky. Elektronické úchylkoměry Rozlišení u těchto přístrojů dosahuje až setin mikrometru. Při kalibraci takových komparátorů je třeba používat speciální přístroje např. s měřícím rozsahem 100 mm a číslicovým krokem 0,02 µm nebo laserovým nanokomparátorem. Průběh kalibrace bude řízen počítačem se specializovaným softwarem pro zpracování výsledků kalibrace (grafické zobrazení průběhu kalibračního procesu, zhotovení kalibračních křivek apod.). Podle předběžných zkoušek lze odhadnout nejistotu měření na nanokomparátoru U = 20 nm (pro rozsah měření 25 mm) ZÁSADY KALIBRACE V METROLOGICKÉ LABORATOŘI Většina kalibrací délkových měřidel se provádí v metrologické laboratoři. K její mu základnímu vybavení patří vodorovný délkoměr, založený na komparátorovém principu prof. Abbeho, což umožňuje měřit s velkou přesností. Vodorovný délkoměr svou koncepcí i univerzálním vybavením je určen pro kalibraci téměř všech druhů měřidel zde uvedených a pro některé další (mezní hladké i závitové kalibry, nastavovací kroužky, kuželové kalibry, mikrometrická měřidla, třmenová i odpichy, číselníkové úchylkoměry apod. Při kalibraci v metrologické laboratoři se doporučuje striktně dodržovat výrobcem předepsané zásady. 51

52 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ Bumbálek L. a kol. : Kontrola a měření, INFORMATORIUM MODERNÍ TRENDY VE STROJÍRENSKÉ METROLOGII 5.1. ÚVOD "PÁR SLOV O KLASICKÉM MĚŘENÍ" Libovolné měření můžeme charakterizovat jako jakýsi způsob získávání informací o našem okolí a o jevech či procesech, které pozorujeme. K získávání těchto informací je člověk vybaven svými základními smysly. Pomocí nich však můžeme postihnout pouze malý počet jevů. Abychom mohli přesně posoudit námi pozorované jevy, potřebujeme k tomu určité měřící prostředky, které si můžeme charakterizovat jako soubor zařízení, přípravků a dalších pomůcek, které jsou určeny k provedení měření a zjištění kvantitativních vlastností pozorovaného děje. Zvláštní význam v oblasti měření zaujímají elektrická měření a měřící technika, která je v současné době velmi důležitá, její výhody jsou: - elektrický signál může být lehce zpracován (např. zesílen či usměrněn) ve velmi širokém rozsahu a jeho hodnota změřena s vysokou přesností. - informace o naměřených hodnotách ve formě elektrického signálu mohou být snadno zaznamenány či přeneseny na libovolnou vzdálenost rychlostí světla - spojení číslicových měřících přístrojů s počítači přináší další významný pokrok v měření a zpracování výsledků měření. Moderní technika nám umožňuje provést plnou automatizaci procesu měření s vyloučením přítomnosti obsluhy. - moderní elektrické přístroje umožňují převádět i neelektrické veličiny na elektrický signál a potom lze i tato měření provádět se všemi výše uvedenými výhodami. Měřidlo je technický prostředek určený k měření a zahrnuje pod společným názvem měřicí přístroje a zhmotněné míry. 52

53 Měřidla můžeme rozdělit podle různých hledisek: a) dle způsobu měření: - měřidla se stálou hodnotou, - mezní měřidla, - stupnicové měřicí prostředky. b) dle třídy přesnosti: - etalony - s maximálně dosažitelnou přesnosti, - základní měřidla, - laboratorní měřidla, - provozní měřidla. c) dle účelu: - měření délky, - měření uhlů, - měření a kontrola závitů, - měření a kontrola ozubených kol, - měření tvarů, - měření odchylek tvaru a polohy, - měření drsnosti povrchu, - na speciální měření. d) dle převodu, použitého na zvětšení měřených veličin: - s převodem mechanickým, - s převodem elektrickým, - s převodem pneumatickým, - s převodem optickým, - s převodem kombinovaným. - dle toho, zda se měřicí dotyk dotýká měřené plochy při měření, nebo ne: - měřidla dotykové, - měřidla bezdotykové. e) dle počtu měřených souřadnic: - jednosouřadnicové měřicí systémy (posuvné měřítko), - dvousouřadnicové měřicí systémy (měřící mikroskop), - třísouřadnicové měřicí systémy (třísouřadnicové měřící stroje). 53

54 Měřicí přístroj je měřidlo, které umožňuje převod měřené veličiny na veličinu jinou, nebo na jinou hodnotu té stejné veličiny se specifikovanou přesností, které tvoří celek. Obecně se měřicí přístroj skládá z následujících částí: a) snímač nazýváme téţ senzor a je to ta část měřidla nebo řetězce, na který působí měřená veličina. b) zobrazovací zařízení je to ta část měřidla, která zobrazuje naměřenou hodnotu. Může být analogový nebo digitální, popř. kombinací obou. Samotné zobrazovací zařízení může dále obsahovat: c) ukazatel může být pevný nebo pohyblivý a jeho poloha vůči stupnici indikuje naměřenou hodnotu. d) stupnice uspořádaný soubor očíslovaných značek stupnice. e) záznamové zařízení je to část přístroje, která zaznamenává naměřené hodnoty Základní typy měřicích přístrojů a) konvenční měřicí technika - mechanické zkušební prostředky - přesnost závisí na zkušenostech personálu b) digitální měřicí technika - rychlejší a objektivnější měření než konvenční měřicí technika - první krok k automatizaci a počítačovému zpracování výsledků c) počítačem podporovaná souřadnicová měřicí technika - univerzální využití, pružnost - může být automatizována pro nasazení v linkách - jak naprogramování pro linku, tak laboratorní využití vyžaduje kvalifikovanou obsluhu 5.2. MODERNÍ TRENDY V MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A TVARŮ SOUČÁSTÍ Pokud budeme hovořit na toto téma, budeme se pohybovat v oblasti elektrických a optických měřidel, ať už pro 2D nebo pro 3D měření, dotekových nebo bezdotykových a rovněž počítačem podporované zpracovávaná a vyhodnocovaná naměřená data. 54

55 Elektrická měřidla Základní princip činnosti je v tom, že snímač snímá měřenou veličinu, ta je přenášena do měřícího přístroje a převáděna na elektrický signál, který je dále zpracován a výsledek měření je zobrazen analogicky (spojitě graf) nebo digitálně (číslicově) Optická měřidla Tato měřidla se používají v oblasti bezkontaktních měření. Princip měření je založený na zpracování dopadajícího nebo odraženého světelného paprsku (polychromatického nebo laseru) na optický snímač, ve kterém se optický signál změní na elektrický. Princip laserového měřícího systému: vstupní laserový paprsek dopadá na polopropustný interferometr tam se rozdělí na paprsek referenční a měřící,referenční dopadá na pevný odražeč, měřící dopadá na odražeč pohyblivý, který kopíruje tvar měřené součásti, oba paprsky se vrátí na interferometr, tam se opět složí, odtud postupují na citlivý detektor, výsledkem měření je interferogram popisující rozměry nebo tvar měřené součásti. 55

56 Princip laserového skeneru: Rotující zrcadlo je umístěno v dráze laserového paprsku, od něj se paprsek odráží a prochází optickou soustavou, ta jej usměrňuje na fotocitlivý prvek, do vyhodnocovací jednotky přichází najednou údaje o natočení zrcadla i z fotocitlivého prvku a tak se získá obrys měřeného předmětu Pneumatická měřidla I tento typ nachází okrajově své uplatnění ve strojírenské metrologii. Tyto měřící přístroje zpracovávají změnu tlaku vysílaného pneumatického signálu v souvislosti s měřenou veličinou, kterou tento signál kopíruje (snímá) a dále se stejně jako u předchozích tyto změny tlaku přeměňují na elektrický signál. Elektrická, optická a pneumatická měřidla bývají součástí souřadnicových měřících strojů SOUŘADNICOVÉ MĚŘÍCÍ STROJE Jsou specifickým druhem měřících přístrojů, umožňují totiž měření komplexní geometrie součásti, navíc přesné mechanické provedení, použití odměřovacích systémů a počítačové zpracování naměřených údajů, umožňují komplexní měření, které je zatíženo velmi malou chybou. Princip měření spočívá v tom, že souřadnicové stroje zjišťují geometrii měřených objektů určením prostorových souřadnic několika měřících bodů, připojením vyhodnocovacího zařízení se z těchto souřadnic určí geometrie objektu. Důležité je před měřením přesně definovat souřadnicový systém a jeho výchozí bod. Možnost volby základního bodu v pracovním prostoru stroje je značnou výhodou SMS oproti konvenčním metodám. 56

57 Jak již bylo výše uvedeno, rozdělují se souřadnicové stroje na: a) dle počtu měřených souřadnic: - jednosouřadnicové měřicí systémy (posuvné měřítko), - dvousouřadnicové měřicí systémy (měřící mikroskop), - třísouřadnicové měřicí systémy (třísouřadnicové měřící stroje). b) dle toho, zda se měřicí dotyk dotýká měřené plochy při měření, nebo ne: - měřidla dotykové, - měřidla bezdotykové Jednosouřadnicové měřící stroje (délkoměry) Měří v jedné souřadné ose, obvykle se skládají ze základního lože, míry(čárové pravítko), zařízení pro uchycení měřeného objektu a dotykové zařízení. Měřený objekt se položí na stůl a upne mezi hroty, jeho rozměry se snímají mechanicky měřící pinolou nebo opticky. Při mechanickém měření se objekt přiloží k hrotu na dotyk, potom se měřený objekt posune proti míře, při optickém měření se objekt zaměří a pak posune, posunutí odpovídá měřené délce, která se na míře odečte jako rozdíl mezi počáteční a konečnou polohou. 57

58 Dvousouřadnicové měřící přístroje Jsou dalším vývojovým článkem měřících mikroskopů, mají větší rozlišitelnost i měřící rozsah, obrazové pole zobrazuje nepřevrácený obraz, zaostřování je ruční (hrubé) nebo automatické (jemné). Měří rozměry na základě dvou navzájem kolmých os v rovině tvoří je délkoměrné a úhloměrné zařízení, které umožňují složitější měření ve dvou na sebe kolmých souřadnicích.v poslední době se užívá taktéž technologie skenování, kde měřícím zařízením je upravený skener, který přenese obraz měřené součásti do počítače, kde je následně vyhodnocován Třísouřadnicové měřící přístroje Jsou vrcholem měřící techniky geometrických veličin. Na jedno upnutí součásti umožňují složité rozměrové měření ve třech navzájem kolmých souřadnicích. Měřený díl se upevňuje na granitový nebo žilový stůl. Jako míry se používají délkové stupnice nebo laserové odměřovací systémy. Vysoké efektivnosti měření se dosahuje spojením měřícího přístroje a počítače. V praxi rozeznáváme tyto možnosti konstrukčního uspořádání třísouřadnicových měřících strojů: Stojanový typ vyznačuje se relativně malými rozsahy měření, obvykle jde o laboratorní SMS, kde při dobré přístupnosti k měřenému objektu se dosahuje největší přesnosti. Bývají vybavené dělicími stoly, což umožňuje měření v polárních (válcových) souřadnicích. 58