Sprzęt pomiarowy:
 Pomocniczy sprzęt pomiarowy
 Narzędzia pomiarowe: wzorce: wzorce miar, sprawdziany
przyrzÄ…dy pomiarowe
Wzorcowanie  Zbiór operacji ustalających w określonych warunkach relację między wartościami
wielkości mierzonej wskazywanymi przez przyrząd pomiarowy albo wartościami
reprezentowanymi przez wzorzec miary, a odpowiednimi wartościami wielkości realizowanymi
przez wzorce jednostki miary.
Akredytacja PCA:
 Laboratoria wzorcujÄ…ce
 Laboratoria badawcze
Wzorzec miary  urzÄ…dzenie przeznaczone do odtwarzania lub dostarczania jednej lub wielu
znanych wartości danej wielkości w sposób niezmienny podczas jego stosowania.
Wzorce miar:
 Końcowe
 Kreskowe
 Końcowo-kreskowe
 Inkrementalne
 Kodowe
 Falowe
Wzorce inkrementalne  szklane lub metalowe liniały z polami(sferami) na przemian aktywnymi i
pasywnymi. Warunkiem dużej dokładności wzorców nie jest mała szerokość pól, lecz ich
kontrastowość i dobra jakość.
Wzorce końcowe  płytka wzorcowa  wzorzec miary końcowy o przekroju prostokątnym,
wykonany z materiału odpornego na zużycie, z jedną parą płaskich wzajemnie równoległych
powierzchni pomiarowych, które można przywierać do powierzchni pomiarowych innych płytek
wzorcowych i tworzyć stosy płytek, lub do podobnie
wykończonych powierzchni płytek pomocniczych przy pomiarach długości.
Długości płytki wzorcowej:
 nominalna l
n
 środkowa l
c
 długość l
Klasy dokładności: k, 0, 1, 2 (PN-EN-ISO 3650)
Odchyłki graniczne długości t w dowolnym punkcie powierzchni pomiarowej względem długości
c
nominalnej.
Tolerancja t rozrzutu długości
v
PÅ‚ytka 10mm: - Klasa K t = +-0,2um t = 0,05um
c v
- Klasa 2 t = +-0,045um t = 0,3um
c v
Długość środkowa l
c
Wymiary  długości nominalne l w mm stopniowane co:
n
 0,0005 mm np. 1,000; 1,005
 0,001 mm np. 1,005 (1,001; 1,002; & 1,009)
 0,01 mm np. 1,01; 1,02; & 1,09; (1,49)
 0,1 mm np. 1,1; 1,2; & 1,9;
 0,5 mm np. (0,5) 1,0; 1,5; 2,0; & ; 9,5; & (24,5)
 a potem 25; 50; 75; 100
Komplety: mały, średni, duży
Zastosowania płytek wzorcowych:
 Wzorcowanie(sprawdzanie): wzorców długości (klasa K), przyrządów pomiarowych (klasy
0, 1), sprawdzianów( klasa 2)
 Zerowanie przyrządów czujnikowych (klasy 1, 2)
 Bezpośrednie porównanie i trasowanie (klasa 2)
Wzorcowanie płytek wzorcowych:
Składanie stosu 78,852 mm
Niepewność wysokości stosu płytek wzorcowych: aby otrzymać stos płytek 78,852 mm należy
dobrać płytki o wymiarach z końcówkami w mikrometrach, setnych częściach milimetra,
dziesiętnych częściach milimetra, a dopiero póz
niej płytki o długościach nominalnych
wyrażających się całkowitymi milimetrami.
Płytki wzorcowe: wymiary nominalne(L ), poprawki(P ), niepewność(U) ISO 3650(klasa 0)
1 1
L=L +P +L +P +L +P +L +P +L +P +-U(L)
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5
Niepewność standardowa:
u(L)= u(L1)2+u(L2)2+u( L3)2+u(L4)2+u( L5)2
"
U (Li)
u (Li)=
2
2 2 2 2
0,12 0,12)2+( 0,14 0,2
u (L)= ( ) +(0,12 ) +( ) +( )
2 2 2 2 2
"
u(L)= 0,0257=0,16 um
"
U (L)=2×0,16=0,32 umH"0,3 um
L= (78,8505+-0,0003)mm k=2 P=0,95
Pomocniczy sprzęt pomiarowy
 uchwyty do płytek wzorcowych
 liniały krawędziowe
 wkładki płasko walcowe
 statyw z podstawÄ… magnetycznÄ…
 pryzma
Wałeczki pomiarowe
Zastosowanie wzorców końcowych: wałeczków pomiarowych i płytek wzorcowych do
sprawdzania sprawdzianu szczękowego.
Pomiar średnicy wałka za pomocą płytek wzorcowych, wkładek płasko-walcowych i uchwytu do
płytek wzorcowych.
PrzyrzÄ…dy pomiarowe:
 PrzyrzÄ…dy suwmiarkowe
 PrzyrzÄ…dy mikrometryczne
 Czujniki: mechaniczne, elektryczne, optyczne, inkrementalne, pneumatyczne
 Maszyny pomiarowe
 Przyrządy do pomiaru odchyłek kształtu i położenia
 Przyrządy do pomiaru chropowatości i falistości powierzchni
 Przyrządy do pomiaru kół zębatych
 Interferometry
PN-EN ISO 14978 Pojęcia ogólne i wymagania dotyczące sprzętu pomiarowego do GPS
Charakterystyka metrologiczna  charakterystyka sprzętu pomiarowego, która może mieć wpływ
na wynik pomiaru. Charakterystyki metrologiczne mają znaczenie dla ograniczenia błędów i
składowych niepewności pochodzących od sprzętu pomiarowego(składowych
chwilowych/krótkoterminowych)
Charakterystyka konstrukcyjna  charakterystyka sprzętu pomiarowego, która bezpośrednio nie
ma wpływu na pomiar, ale która podczas zastosowania sprzętu pomiarowego może mieć znaczenie
z innych powodów np. czytelność podziałek, zamienność(fi8h6), odporność na zużycie.
Błędy graniczne dopuszczalne charakterystyki metrologicznej (maximum permissible error,
MPE)  skrajne wartości błędu charakterystyki metrologicznej dopuszczone w specyfikacjach,
przepisach itp. dla danego egzemplarza sprzętu pomiarowego
Błąd charakterystyki metrologicznej  różnica wartości rzeczywistej i wartości idealnej danej
charakterystyki metrologicznej
Wartość rzeczywistej charakterystyki metrologicznej  wartość znaleziona za pomocą
wzorcowania przedstawiajÄ…ca charakterystykÄ™ metrologicznÄ…
Powtarzalność  właściwość przyrządu pomiarowego polegająca na tym, że zbliżone do siebie w
przypadku wielokrotnego pomiaru tej samej wielkości mierzonej w tych samych warunkach
pomiaru
Warunki te obejmujÄ…:
 zredukowanie do minimum zmian powodowanych przez obserwatora
 tÄ™ samÄ… procedurÄ™ pomiarowÄ…
 tego samego obserwatora
 ten sam przyrzÄ…d pomiarowy stosowany w tych samych warunkach
 to samo miejsce
 powtarzanie w ciągu krótkiego okresu
Jako wskaz
nik powtarzalności przyjmuje się najczęściej niepewność rozszerzoną pojedynczego
wskazania
n
(xi- x)2
"
i=1
U (x)=2×
n-1
"
Zakres pomiarowy  zbiór wartości wielkości mierzonej, dla których przyjmuje się że błąd
przyrządu pomiarowego jest zawarty w określonych granicach
Badania odbiorcze  zbiór operacji uzgodnionych przez producenta przyrządu pomiarowego i
użytkownika w celu sprawdzenia czy działanie sprzętu pomiarowego jest takie jak określił
producenta
Charakterystyki konstrukcyjne zwiÄ…zane z budowÄ… urzÄ…dzenia wskazujÄ…cego
Charakterystyki metrologiczne narzędzi pomiarowych
 Związane z błędem wskazania
1. Błąd dokładności
Składowa systematyczna  błąd poprawności
Składowa losowa  niepewność pomiaru
MPEdokÅ‚ad= "popÄ…2× u2
" "
"
i
2. Zakres pomiarowy
 Związane z pozyskiwaniem informacji o wielkości mierzonej: nacisk pomiarowy
1. Nacisk pomiarowy
Warunki użytkowania: warunki dla których zakłada się, że charakterystyki metrologiczne przyrządu
pomiarowego są zawarte w określonych granicach
 Związane z wydajnością pomiaru
1. czas odpowiedzi,
2. czas obsługi(czynności ustawczych, odczytania)
PrzyrzÄ…dy suwmiarkowe
Noniusz
Rodzaje suwmiarek:
 Cyfrowe
 Tarczowe
 Mechaniczne z noniuszem(analogowe)
PrzyrzÄ…dy mikrometryczne
Mikrometr zewnętrzny analogowy
Zasada pomiarowa przetwornika mikrometrycznego
Proporcjonalność przesuniÄ™cia L Å›ruby w czasie jej obracania w nieruchomej nakrÄ™tce. L=P×n
Podział mikrometrów zewnętrznych:
 mikrometry z powierzchniami pomiarowymi kulistymi  do pomiaru powierzchni wklęsłych
np. bieżnie łożysk kulkowych
 mikrometry do pomiaru średnicy drutu i kulek od 0 do 10 mm
 mikrometr do kół zębatych
 mikrometr z dużą, płaską prostokątną powierzchnią pomiarową kowadełka  do pomiaru
między innymi frezów z na przemian skośnymi ostrzami
 mikrometr do pomiaru średnicy podziałowej gwintów zewnętrznych, przy użyciu
wymiennych końcówek pomiarowych
 mikrometr do rur z kowadełkiem o baryłkowym kształcie
Pomiar mikrometrem zewnętrznym
Pomiar średnicy pomiarowej  mikrometr do gwintów  metoda trójwałeczkowa
Średnicówka mikrometryczna trójpunktowa
Budowa oparta jest na trzpieniu stożkowym i trzech końcówkach pomiarowych. Trzpień stożkowy
z naciętą spiralą śrubowo-schodkową jednocześnie obraca się i przesuwa za pomocą śruby
mikrometrycznej wsuwając trzy końcówki pomiarowe. Przeznaczenie: pomiar średnic głębokich
otworów.
Schemat blokowy czujnika pomiarowego
Pomiar czujnikiem metodą różnicową
D= N +(O2-O1)+ pÄ…U
2
u=Ä… u2 +kuW +2u2+u2+u2
"
N o t s
Suwmiarka moduÅ‚owa do kół zÄ™batych - Pomiar gruboÅ›ci zÄ™ba d =m×z
Pomiar kąta stożka za pomocą czujnika zębatego, liniału sinusowego, płyty pomiarowej i
h
płytek wzorcowych: ą=arcsin ( )
L
Czujnik zębaty zegarowy  pomiar odchyłki płaskości
Średnicówka czujnikowa:
 z rozprężnymi końcówkami pomiarowymi (wymiana co 1mm)
 z wymiennymi przedłużaczami i przekładnią dz
wigniowÄ…
Czujnik dz
wigowo-zębaty
Czujnik indukcyjny  zasada pomiarowa  zmiana indukcyjności wzajemnej cewek przetwornika
spowodowana przesunięciem rdzenia ferromagnetycznego związanego z trzpieniem pomiarowym
Czujnik indukcyjny  pomiary w układzie sumującym i różnicowym:
Czujnik pojemnościowy  zasada pomiarowa  zmiana pojemności kondensatora spowodowana
przesunięciem elementu związanego z trzpieniem pomiarowym
Czujnik inkrementalny
Postępowanie pomiarowe:
 Wybór narzędzia pomiarowego Pomiar Opracowanie wyniku pomiaru
Kryteria racjonalnego doboru narzędzi pomiarowych:
1. Rodzaj mierzonego wymiaru: zewnętrzny, wewnętrzny, mieszany, pośredni
2. Wartość nominalna wymiaru
3. Sposób ustalenia i zamocowania mierzonego przedmiotu oraz charakterystyki konstrukcyjne
narzędzia pomiarowego: masa, kształt, wymiary
4. Optymalna niepewność pomiaru: koszty pomiaru, koszty błędnych decyzji
5. Sposób odbierania informacji o mierzonym przedmiocie: pomiar stykowy, pomiar
bezstykowy
6. Sposób wykorzystania wyniku pomiaru: odczyt przez użytkownika/ automatyczny,
możliwość bezpośredniego przekazania sygnału do systemu SPC, sterowanie procesem
7. Rodzaj sygnału: analogowy, cyfrowy
8. Liczba mierzonych przedmiotów
Współrzędnościowe systemy pomiarowe:
 Mikroskopy i projektory pomiarowego
 Współrzędnościowe maszyny pomiarowe
 Laserowe systemy nadążne
 Współrzędnościowe ramiona pomiarowe
 Skanery optyczne(strukturalnego światła białego, & )
Koncepcja współrzędnościowej techniki pomiarowej  Informacja o postaci i wymiarach
poszczególnych elementów mierzonego przedmiotu zbierana jest jako zbiór współrzędnych
punktów, które w pewnym układzie współrzędnych zajmuje środek kulistej końcówki trzpienia
pomiarowego stykajÄ…cego siÄ™ z powierzchniÄ… mierzonego przedmiotu.
Koncepcja pomiarów współrzędnościowych  Przestrzenny przedmiot jest interpretowany jako
złożenie prostych elementów geometrycznych (płaszczyzna, walec, stożek, sfera, & )
Podczas pomiarów poszczególne elementy geometryczne są identyfikowane jako zbiory punktów
w wybranym układzie współrzędnych  początkowo w układzie współrzędnych maszyny, który po
zlokalizowaniu powierzchni bazowych przedmiotu zostaje zastąpiony układem współrzędnych
przedmiotu.
Następnie oprogramowanie WMP przyporządkowuje poszczególnym zbiorom punktów
odpowiednie elementy skojarzone (płaszczyznę, walec, stożek, & ) opisane przez wektor położnie,
wersor kierunku oraz wymiar.
Wyznaczone wartości liczbowe charakteryzujące elementy skojarzone wykorzystywane są w
kolejnym etapie pomiaru do obliczeń weryfikujących zgodność wymiarów i geometrii
sprawdzanego przedmiotu z podanÄ… specyfikacjÄ… (np. rysunkiem).
Gdy wyznaczenie danego elementu poprzez jego pomiar nie jest możliwe (np. punkt przecięcia
dwóch krawędzi) stosowana jest operacja konstruowanie, która tworzy elementy (punkty, linie
okręgi, itp.) z istniejących  wcześniej zmierzonych lub skonstruowanych elementów.
Koncepcja pomiarów współrzędnościowych:
1. pomiar wyrobu rzeczywistego głowicą pomiarową z trzpieniem zakończonym kulką do
wyznaczenia współrzędnych punktów pomiarowych lokalizowanych wg przyjętego
algorytmu;
2. poszczególne elementy geometryczne są identyfikowane jako zbiory punktów w przyjętym
układzie współrzędnych; zaznaczono zbiory punktów dla trzech ścianek kostki oraz dwóch
otworów;
3. zastępcze elementy geometryczne  trzy spośród dziewięciu płaszczyzn definiujących
przedmiot oraz dwa walce (otwory)
Portalowa WMP
Schemat konstrukcyjno-kinematyczny
Zespoły maszyny: portal, wózek pinoli i pinola z przegubem obrotowo-uchylnym i głowicą
pomiarową przesuwają siię nad granitową płytą stołu pomiarowego wzdłuż prowadnic w trzech
wzajemnie prostopadłych kierunkach tworzących globalny układ współrzędnych maszyny OXYZ
Podstawowe zespoły WMP:
 zespół nośny z układem prowadnic i stołem pomiarowym(maszyny portalowe,
wysięgnikowe, mostowe, kolumnowe)
 zespoły pomiaru przemieszczeń (wzorce inkrementalne z czujnikami optoelektronicznymi)
 głowica pomiarowa: impulsowa z przetwornikami piezoelektrycznym i elektrostykowym
skanujÄ…ca z przetwornikami indukcyjnymi
 przegub obrotowo uchylny
 zespół napędu i oprogramowanie sterujące (CNC)
 oprogramowanie pomiarowe (oprogramowanie do obliczeń geometrycznych)
Głowice pomiarowe  służą do lokalizacji punktów pomiarowych, które są podstawą wyznaczania
wymiarów przestrzennie ukształtowanych części maszyn.
Podział głowic pomiarowych:
1. Stykowe
 Impulsowe  sygnał z przetwornika elektrostykowego powoduje odczytanie przez układy
pomiarowe maszyny współrzędnych x, y, z mierzonego punktu.
 Mierzące (skanujące)  sygnał indukcyjnego systemu pomiarowego głowicy jest dodawany
do wartości współrzędnych położenia głowicy i tak powstała suma określa współrzędne
końcówki pomiarowej
2. Bezstykowe
 Laserowe  pracujące na zasadzie triangulacji (plamka lub linia świetlna) do 75 00
punktów/sek
 Z kamerÄ… CCD  analiza obrazu
Oprogramowanie WMP umożliwia:
 komunikację między operatorem, komputerami i maszyną
 kwalifikację (kalibrację) układu trzpieni pomiarowych
 definiowanie układu współrzędnych związanego z przedmiotem
 wyznaczanie poszczególnych elementów geometrycznych przedmiotu
 wyznaczanie wzajemnych relacji między elementami przedmiotu
 tworzenie przebiegów CNC programowanie uczące (on-line)
programowanie na podstawie rysunku CAD (on-line lub bez
użycia WMP off-line)
Pomiar walca  walec jest reprezentowany przez:
 środek ciężkości chmury punktów (x; y; z) = (1,6; 2,0; 3,3)
 wektor wskazujÄ…cy kierunek osi (I; J; K)  (0; 0; 1)
 średnicę D=4
Minimalna liczba punktów do wyznaczenia walca: 5
Zalecane minimum: 6
Konstruowanie okręgu  okrąg według kryterium najlepszego dopasowania (najmniejszej sumy
kwadratów)
Raport pomiarowy  odchyłka okrągłości względem okręgu wyznaczonego metodą najmniejszych
kwadratów