Metrologie v zeměměřictví (přednáška pro předmět ING3) Lenka Línková 26.4.2016 1
Metrologie = věda zabývající se měřením, zahrnuje teoretické i praktické aspekty ve vztahu k měření, bez ohledu na to, v jaké oblasti se tato měření vyskytují (TNI 01 0115). definování jednotek měření a jejich realizace (etalony), návaznost měření Návaznost měření měření je provedeno přístrojem, u kterého je zajištěna vazba na hierarchii etalonů. 2
Nejdůležitější předpisy z oblasti metrologie zákon č. 505/1990 Sb., o metrologii + prováděcí vyhlášky zákon č. 20/1993 Sb., o zabezpečení výkonu státní správy v oblasti technické normalizace, metrologie a státního zkušebnictví zákon č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky 3
Zákon č. 20/1993 Sb. zřizuje Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví (ÚNMZ), vymezuje orgány státní správy pro oblast technické normalizace, metrologie a státního zkušebnictví. Zákon č. 22/1997 Sb. zabývá se tvorbou a vydáváním českých technických norem (obecně nejsou závazné), vymezuje pojmy autorizace, akreditace a posuzování shody výrobků. 4
Zákon 505/1990 Sb. o metrologii základní poslání = úprava práv a povinností podnikatelských subjektů, orgánů státní správy a subjektů pověřených výkonem státní správy, za účelem zabezpečení jednotnosti a správnosti měřidel a měření. závazný pro všechny organizace zabývající se měřením 5
Zákon dělí měřidla na: etalony pracovní měřidla stanovená (stanovená měřidla) pracovní měřidla nestanovená (pracovní měřidla) certifikované referenční materiály a ostatní referenční materiály = zhotovené vzorky látek nebo materiálů (především pro oblast chemie) 6
Etalon = měřidlo, které slouží k reprodukci a uchování jednotky fyzikální veličiny a dále slouží k předání hodnoty této jednotky méně přesným měřidlům (hierarchie etalonů). Etalony mají sloužit výhradně k navazování měřidel nižší přesnosti, nemají se používat k rutinnímu měření. 7
Celosvětově nejvyšším etalonem je mezinárodní etalon, deponovaný v Mezinárodním úřadě vah a měr v Sèvres u Paříže. Na mezinárodní etalony jsou v určitých stanovených periodách navazovány státní etalony. Na státní etalony jsou navazovány etalony sekundární, od kterých jsou odvozovány hodnoty etalonů v celém národním hospodářství. 8
Stanovená měřidla = měřidla, která MPO stanoví k povinnému ověřování s ohledem na jejich význam v závazkových vztazích (například při prodeji, při poskytování služeb atd.), pro stanovení poplatků a daní, pro ochranu zdraví, pro ochranu životního prostředí atd. Stanovená měřidla jsou uvedena ve vyhlášce č. 345/2002 Sb. 9
Před uvedením stanovených měřidel do oběhu má jejich výrobce povinnost zajistit jejich prvotní ověření. Z geodetických měřidel patří mezi stanovená měřidla měřická pásma (položka 1.1.2) s neomezenou dobou platnosti ověření. 10
Pracovní měřidla = měřidla, která nejsou etalonem ani stanoveným měřidlem. Před uvedením pracovních měřidel do oběhu má jejich výrobce povinnost zajistit jejich prvotní kalibraci. Zákon opravňuje uživatele stanovit si způsob návaznosti svých pracovních měřidel. 11
Navazování etalonů = kalibrování Navazování stanovených měřidel = ověřování Navazování pracovních měřidel = kalibrování (lhůty u kalibrací si vlastník pracovních měřidel určuje sám) Ověřování provádí pouze státní metrologické orgány Český metrologický institut (ČMI www.cmi.cz) a autorizovaná metrologická střediska. Ověřené stanovené měřidlo se opatří úřední značkou nebo se vydá ověřovací list. 12
Kalibraci pracovních měřidel si vlastníci těchto měřidel mohou zajistit sami pomocí svých hlavních etalonů, prostřednictvím ČMI, akreditovaných kalibračních laboratoří nebo u jiných uživatelů měřidel, kteří mají příslušné hlavní etalony navázané na etalony ČMI nebo na etalony zahraničních subjektů. 13
Ověřování a kalibrace měřidel shrnutí Stanovená měřidla Pracovní měřidla Etalony Způsob návaznosti ověření kalibrace kalibrace Navázání provede ČMI nebo autorizované metrologické středisko jakýkoliv subjekt s etalonem ČMI nebo akreditovaná kalibrační laboratoř Postup při vyhláška, norma nebo není stanoven právní úpravou navázání stanoví jiný technický předpis Výstup navázání ověřovací list nebo není stanoven právní úpravou (většinou Lhůtu návaznosti stanoví úřední značka vyhláška č. 345/2002 Sb. kalibrační list nebo kalibrační značka) uživatel měřidla 14
Útvar Metrologie a IG ve VÚGTK Zdiby www.vugtk.cz pověřen výkonem funkce autorizovaného metrologického střediska ověření stanovených měřidel v oboru délka (měřická pásma) referenční délkový etalon = laserový interferometr s vlnovou délkou 633 nm azimutální etalon, geodetická délková kalibrační základna Hvězda a Koštice. 15
akreditován jako kalibrační laboratoř pro kalibraci měřidel v oboru délka a úhel pro: elektronické, laserové a ultrazvukové dálkoměry, totální stanice, teodolity, nivelační přístroje a latě, vodováhy 16
Geodetická délková základna Hvězda základna pro kalibraci dálkoměrů se 7 body stabilizace bodů betonovými bloky 40x40x110cm (shora zapuštěn bronzový čep s otvorem o průměru 1,5 mm) celková délka základny 960,8725 m úseky základny určeny měřením délek ve všech kombinacích a z vyrovnání MNČ, přesnost určení délky jednotlivých úseků σ 1,0 mm 17
Azimutální základna Židovské Pece hlavní bod základny pro kalibraci úhlových geodetických přístrojů je stabilizován betonovým blokem 20x20x80 cm s bronzovým čepem s vyvrtaným otvorem o průměru 1,5 mm jednotlivé směry azimutálního etalonu (4) jsou signalizovány měřicí značkou na stěnách budov (rovnoměrně v rozsahu 400 gon) základna určena pro kalibraci teodolitů, totálních stanic, gyroteodolitů apod. 18
Geodetická délková základna Koštice stabilizace bodů provedena do hloubky 5 až 9 metrů, konstrukce pilířů uzpůsobena pro nucenou centraci přístrojů a hranolů úseky základny byly určeny měřením ve všech kombinacích a z vyrovnání MNČ úsek E1 (body 1-7) 460 m σ 0,6 mm úsek E2 (body 1-12) 1450 m σ 0,9 mm úsek E3 (body 12-13) 3238 m σ 2,6 mm úsek E4 (body 12-14) 4358 m σ 3,2 mm úsek E5 (body 12-15) 10456 m σ 6,8 mm státní etalon velkých délek 19
20
Zabezpečení metrologického pořádku ve firmě Pro uchování měřidel ve způsobilém stavu musí být ve firmě vytvořen tzv. konfirmační systém, který zahrnuje směrnice a postupy pro: kalibraci pracovních měřidel ověřování stanovených měřidel opravy měřidel označování měřidel apod. Konfirmační systém je zdokumentován v Metrologickém řádu. 21
Metrologický řád (Řád podnikové metrologie) určuje základní zásady metrologického pořádku vše, co v organizaci souvisí se zajišťováním jednotnosti a správnosti měřidel, zajištěním správného používání měřidel včetně metod měření a vyhodnocování naměřených údajů. závazný pro všechny pracovníky organizace 22
Hlavní činnosti nutné pro zabezpečení metrologického pořádku: 1. stanovení odpovědnosti za dodržování metrologického pořádku 2. systematická a dokladová evidence měřidel a měřicích zařízení včetně záznamů o jejich kalibraci a lhůtách jejich platnosti 3. pravidelné revidování stávajícího metrologického vybavení, plánování v oblasti metrologie, které stanovuje koncepci zajištění měřicí techniky 23
4. zajišťování správnosti metrologické dokumentace výkresy, popisy, návody 5. hodnocení způsobilosti měřidel 6. manipulace a skladování způsob uložení měřidel, jejich údržba, transport apod. 7. stanovení podmínek okolního prostředí pro každé měřidlo musí být určeny faktory prostředí a jejich vliv na přesnost výsledku 8. systematické vzdělávání pracovníků, kteří provádějí měření 24
Metrologický řád obsahuje: informativní část seznam obecně platných metrologických předpisů a norem organizační část organizační struktura podnikové metrologie, práva a povinnosti útvarů a zaměstnanců, organizační vztahy mezi útvary z hlediska podnikové metrologie technickou část (nejdůležitější) jednotlivé metrologické činnosti, kategorizace měřidel 25
závěrečnou část ustanovení o případných sankcích, datum schválení, nabytí účinnost apod. přílohy seznam pracovních měřidel stanovených i nestanovených, etalonů, doby platnosti jejich ověření resp. kalibrace, vzory tiskopisů používaných v podnikové metrologii, seznam schémat návaznosti měřidel a kalibračních postupů používaných v organizaci, pracovní pokyny a instrukce, např. kalibrační a kontrolní postupy, laboratorní řád atd. 26
Úloha metrologa v organizaci aktualizace metrologického řádu definice schémat návaznosti styk se státní etalonáží Další pravomoci a povinnosti metrologa: odpovědnost za provádění všech opatření k zajišťování povinností vyplývajících z českých metrologických předpisů řízení a odpovědnost za jednotné řízení a dozor nad metrologickým pořádkem 27
účast při metrologických kontrolách (auditů) prováděných v organizaci připomínkování navrhovaných technických a organizačních předpisů z hlediska metrologie zajištění evidence a uchovávání etalonů a evidence stanovených a pracovních měřidel 28
Metrologie v systému řízení kvality ČSN EN ISO 9000 Systémy managementu kvality Základní principy a slovník, ČNI 2006. ČSN EN ISO 9001 Systémy managementu kvality Požadavky, ÚNMZ 2016. ČSN EN ISO 9004 Řízení udržitelného úspěchu organizace Přístup managementu kvality, ÚNMZ 2010. ČSN EN ISO 10012 Systémy managementu měření Požadavky na procesy měření a měřicí vybavení. ČNI, 2003. 29
Normy shrnují zkušenosti z oblasti péče o kvalitu s cílem vytvořit jednotné zásady pro řízení a zabezpečování kvality v organizacích a ve smluvních vztazích dodavatel odběratel. Obecný charakter těchto norem vyplývá ze skutečnosti, že musí vyhovovat pro nejrůznější druhy organizací. Norma 9000 vymezuje pojmy, 9001 definuje minimální požadavky pro certifikaci systému managementu kvality třetí stranou, 9004 poskytuje návod, jak by měl být systém managementu kvality vybudován. 30
ČSN ISO 17123 Optika a optické přístroje Terénní postupy pro zkoušení geodetických a měřických přístrojů Část 1: Teorie Část 2: Nivelační přístroje Část 3: Teodolity Část 4: Elektrooptické dálkoměry Část 5: Elektronické tachymetry Část 6: Rotační lasery Část 7: Optické provažovače 31
norma přijímá anglickou verzi mezinárodní normy z roku 2002 (v ČR vyšla 2005, část 1 v češtině 2009) uvádí terénní postupy pro určování a vyhodnocování přesnosti geodetických přístrojů a jejich příslušenství při použití pro stavební a zeměměřické práce postupy jsou míněny jako terénní kontrola vhodnosti přístroje pro daný úkol uvedené postupy jsou navrženy tak, že systematické vlivy mohou být z velké části kompenzovány nebo zanedbány. 32