Точность измерений: что нужно знать

Это старая задача: вы производитель, чей заказчик хочет, чтобы вы были уверены, что деталь, на изготовление которой вы заключили для него контракт, будет соответствовать заданным допускам. Итак, как лучше всего убедиться, что деталь соответствует техническим характеристикам? Вопрос не только в том, как измерить деталь — контактным датчиком КИМ или лазерным сканером? — но и в том, как оценить качество измерения. Чтобы найти наиболее точный способ измерения детали, вам необходимо понимать неопределенность, присущую любой конкретной системе измерения.

К счастью, существуют национальные и международные организации, которые разрабатывают стандарты, помогающие систематизировать уровни неопределенности измерений. Например, Американское общество инженеров-механиков (ASME), Нью-Йорк, и Международная организация по стандартизации (ISO), Женева, Швейцария, предлагают стандарты для определения уровней точности различных метрологических методов. Они являются важным ресурсом, но, как мы увидим, сами по себе они не могут сказать вам, какой метод лучше всего подходит для конкретной задачи.

Что же делать производителю?

Если вы новичок, сначала убедитесь, что вы понимаете некоторые основные термины. Например, Тим Куччи, менеджер по продукции прецизионных ручных инструментов компании LS Starrett Co., Атол, Массачусетс, предупредил, что не следует путать точность с разрешением.

«В промышленном приборостроении точность — это допуск измерения прибора. Он определяет пределы погрешностей, допускаемых при использовании прибора в нормальных условиях эксплуатации. Разрешение — это просто то, насколько точно измерительный прибор настроен на считывание показаний — с точностью до десятых, сотен, тысяч или чего-то еще».

Различие имеет значение. Вы бы доверились мерке из хозяйственного магазина для измерения и резки столба забора, но не для проверки прецизионного аэрокосмического или медицинского компонента - и это так, даже если на мерке были метки с точностью до 1 мкм друг от друга. Его разрешение не будет отражать его точность.

Допуск печати относится к величине отклонения размеров, допустимой для детали, как это определено чертежами или спецификациями заказчика. Кучки отметил, что допуски печати связаны не с тем, какой метрологический метод используется для их достижения, а только с требованиями детали. Производитель должен найти надежный метод проверки точности детали.

«Профессионалы в области измерений знают, что в измерениях всегда есть ошибки», — отметил Джин Ханц, специалист по продуктам для КИМ, Mitutoyo America Corp., Аврора, Иллинойс. «Поэтому крайне важно определить, что означает «достаточно хорошее» качество измерений».

«Это определение, которое инженеры с течением времени формулировали по-разному», — сказал Ханц. Вопрос заключался в том, какой уровень точности необходим, чтобы измерениям можно было доверять?

«В 1950 году был выпущен военный стандарт США MIL-STD-120 Gage Inspection, в котором говорилось, что при измерении деталей допуски точности измерительного оборудования не должны превышать 10 процентов допусков проверяемых деталей». — сказал Ханц. Таким образом, если допуск печати детали составляет, скажем, до сантиметра, то система измерения должна иметь точность до десятой части этого значения или до миллиметра. «Это правило часто называют правилом 10:1 или правилом Гейджмейкера», — добавил он.

Так как же гарантировать, что система, используемая для измерения этой детали, обеспечивает точность необходимой одной десятой допуска печати — в данном случае 1 мм? В соответствии с тем же стандартом вы калибруете его с точностью до 0,2 мм: MIL-STD-120 гласит, что точность эталонов, используемых для калибровки самого измерительного оборудования, не должна превышать 20 процентов допусков измерительного оборудования. калибровано или 5:1 по Ханцу.

«Оба этих правила с годами трансформировались в то, что часто называют TAR, или коэффициентом точности испытаний, а прежние требования 10:1 или 5:1 теперь обычно обозначаются как требование 4:1, или 25 процентов от точности. толерантность.

«Оценка неопределенности измерений вошла в коммерческую практику калибровки в конце 1990-х годов», — продолжил Ханц. «Поскольку все больше и больше калибровочных лабораторий начали рассчитывать и документировать неопределенность, как в областях аккредитации, так и в сертификатах калибровки, практика использования расчетов TAR начала заменяться коэффициентом неопределенности испытаний, TUR».