A MÉRÉS FOGALMA MÉRÉSI HIBÁK OSZTÁLYOZÁSA EREDETÜK SZERINT

Átírás

1 A MÉRÉS FOGALMA A mérés alapja az összehasonlítás. A mérés feladata meghatározni azt a számértéket, amely megmondja, hogy a mérendő mennyiség hányszorosa az egységül választott mértékegységnek. Ezt változtatható méretű mérőeszközökkel tudjuk megvalósítani (pl. tolómérő, mikrométer, stb.). Idomszerrel való mérésnél azt ellenőrizzük,, hogy a mérendő mennyiség belül vagy kívül vane az előírt tűrésértéken. Tehát itt nem mérőszámot határozunk meg, mivel az idomszer állandó méretet testesít meg. Vizsgálat lehet megszemlélés és mérés. Lehet a vizsgálat annak megállapítása is, hogy betartottak-e bizonyos előírásokat (pl. felületi kikészítésnél a festés színét, stb.): Tehát a vizsgálati tevékenység vonatkozhat érzékszervi és műszeres megfigyelésekre, abból a célból, hogy megállapítsa a termék egyes tulajdonságait. A mérést elvégezhetjük közvetlen és közvetett módszerrel. Az előbbinél magát a keresett mennyiséget mérjük meg, és a mérés eredményét közvetlenül a mérőeszközről kapjuk. Az utóbbinál nem a keresett mennyiséget mérjük, hanem vele egyértelműen összefüggő másik mennyiséget, és ebből számítással határozzuk meg a keresett mennyiséget. Abszolút mérésnél a mérendő mennyiséget közvetlenül mérjük. A mérőszámot a skála leolvasás adja (pl. mikrométerrel megmérjük egy csap átmérőjét, és a méretet leolvassuk az osztásokról). Az abszolút mérés alapfeltétele az, hogy a mérőeszköz méréstartománya nagyobb legyen a mérendő mennyiség méreténél. Összehasonlító mérésnél a mérendő tárgy méretének az előírt mérettől vagy alaktól való eltérését (különbségét) mérjük. Ezt úgy végezzük, hogy a mérőeszközt beállítjuk (pl. a mérőhasáb kombináció alapján) a kívánt méretre, és ehhez a mérethez viszonyítjuk a mérendő mennyiséget. (pl. optiméterrel vagy mérőórával való mérés.) Az előbbi két mérést összehasonlítva megállapíthatjuk, hogy az összehasonlító mérés pontosabb értéket ad, mint az abszolút mérés. Sorozatméréseknél az összehasonlító, az egyedi vagy kissorozat-méréseknél inkább az abszolút mérés használata célszerű. Differenciált mérésnél a munkadarab egyes méreteit egymástól függetlenül mérjük. Így a cserélhetőség nincs közvetlenül biztosítva. (Ez a mérésmódszer alkalmas pl. selejtokok felderítésére, egyes rendszeres hibák felülvizsgálatára, stb.). A mérés lefolytatható érintkezéssel és érintkezés nélkül. Az előbbinél a mérőeszköz mérőfelülete a munkadarabbal közvetlenül érintkezik. Az utóbbinál nem (pl. pneumatikus mérések, vetítéses módszer stb.). MÉRÉSI HIBÁK OSZTÁLYOZÁSA EREDETÜK SZERINT Műszerhibák. Ha egy fizikai mennyiség ismert értékét egy műszerrel megmérjük, akkor ez az érték általában különbözik az ismert értéktől. A mérőműszer hibája a két érték különbsége. (Pl. egy mikrométert ellenőrzés céljából összehasonlítunk mérőhasábbal. a mérőhasáb mérete 20,00 mm. A mikrométeren leolvasott érték 20,010 mm. Így a műszer hibája 0,01 mm.) Mérési módszer hibája. A mérési eredmény megállapításához szükséges fizikai mennyiségek érzékelését és a kapcsolódó számítási eljárásokat terhelő azon hibák összessége, amelyek a választott mérési módszerből következnek. A mérendő mennyiség okozta hibák. Azok a hibák, amelyeknek oka, a hogy a mérendő mennyiség vagy az azt hordozó tárgy geometriai vagy egyéb jellemzői nem elég határozottak. (Ilyen hibát okozhatnak például a mérendő tárgy anyagában vagy a felszínén levő, meg nem engedett szennyeződések, felületi elváltozások.) Személyi hibák. A mérést végző személy fizikai és szellemi képességei, pillanatnyi figyelmetlensége vagy fáradtsága következtében keletkező különböző hibák. Látáshibák. Abból keletkező hibák, hogy az észlelő látóélessége a normálistól eltér.

2 Becslési hiba. Az egyéni becslési képesség különböző volta miatt egyes észlelők ugyanazon index- és skálahelyzet esetén bizonyos tört részt a becsléskor előnyben részesítenek. Az ebből adódó hiba a becslési hiba. Környezeti hibák. A mérés környezetének a mérési eredményt befolyásoló egyes jellemzői által okozott hibák (pl. környezeti hőmérséklet, légnedvesség, légnyomás, elektromos és mágneses tér stb.). JELLEGÜK SZERINT Rendszeres hibák. A mért értéket terhelő hibák egy részének nagysága és előjele a mérés folyamán állandó és meghatározható. Ezeket rendszeres hibáknak nevezzük. Korrekció. A rendszeres hiba ellenkező előjellel vett értéke. Véletlen hibák. A mért értéket terhelő hibák másik részének csak nagysága állapítható meg. Ezek a hibák pozitív vagy negatív előjelűek lehetnek, és előjelük nem állapítható meg. Durva hibák. Erős környezeti hatás vagy személyi tévedés következtében fellépő hiba, amely a mért értéket nagymértékben megváltoztatja. Bármilyen jól és alapos körültekintéssel is végezzük el a mérést, a mérési eredmény nem pontos. A mérésnek hibája van. Ez a mért érték (x 1 ) és a helyes érték (x ) különbsége. Így a mérési hiba (H i ) Hi x x 1 A mérési hibák ismerete fontos szempont mind a műszer kiválasztásnál, mind a mérésnél. Ennek alapján a mérésnek akkor van valóságos értéke, ha ismerjük a mérés hibáját, illetve a hiba lehetséges határait. Így birtokába jutunk a mérés pontosságának. Másrészt a mérési hibák ismerete egyes esetekben lehetőséget adhat azok kiküszöbölésére. A hibák oka és jellege különböző. A mérési hiba mindenekelőtt szubjektív és objektív hibákra oszlik. Az előbbinél a hibák a mérést végző személytől, annak szakmai tudásától, tapasztaltságától, figyelmességétől, érzékszerveinek állapotától függnek. Az utóbbinál a hibák függetlenek a mérést végző személytől, és a mérőműszerek helytelen működése, hitelesítése, külső környezeti tényezők (hőmérséklet, mágneses terek stb.) behatása, helytelen mérési módszer következtében állnak elő. A hibákat előfordulásuk és nagyságuk szerint rendszeres, véletlen és durva hibákra csoportosítjuk. Rendszeres hibáknak nevezzük azokat a hibákat, amelynek természete és jellege ismeretes. Ezek vagy állandók, vagy meghatározott törvény szerint ismétlődnek és változnak. Ide tartoznak pl. mérőeszközök nem megfelelő beszabályozása, összehasonlító mérés esetén pl. a mérőhasábokhoz való helytelen beállítás, a mérést végző személy pontatlan munkája, a környezeti hatások befolyása a mérési módszer helytelen volta, stb. Véletlen hibák azok a hibák, melyeknek előfordulása nem törvényszerű, jellegük gyakran ismeretlen, nagyságuk pedig az egyes méréseknél nem vehető figyelembe. Az ilyen hibák úgy jelentkeznek, hogy ugyanazok munkadarabnál, ugyanazzal a mérőeszközzel, azonos mérési feltételek mellett végrehajtott ismételt mérések eltérő mérési eredményt adnak. A véletlen hibák érték tekintetében nem állandók, és nem küszöbölhetők ki. Többszöri mérés esetén azonban a helyes méret megközelíthető. Ezt úgy érhetjük el, hogy a mérést N-szer elvégezzük, majd az így kapott mérési sorozatból meghatározzuk a mérésátlag értékét. Így jó közelítéssel megkaptuk a keresett méret legvalószínűbb értékét. A durva hibák erős környezetihatás vagy személyi tévedés következtében fellépő hibák. MÉRÉSI HIBÁK KELETKEZÉSE ÉS MEGELŐZÉSE Rendszeres hibák Ezeket a hibákat kiigazítások (korrekciók)útján figyelembe lehet venni, sőt kísérletezés, újra való beállítás, továbbá a mérési feltételek, módszerek részletes tanulmányozása útján ki lehet őket küszöbölni.

3 Eszközhibák, azok a hibák, melyeket a mérőeszköz szerkezeti fogyatékosságai idéznek elő. Ezek rendszerint állandó jelleggel vannak jelen a mérésnél. Felismerésük nem okoz különösebb nehézséget. Gyakrabban előforduló eszközhibák a következők: Nullhiba akkor áll fenn, ha a beosztás 0 pontja - osztásvonala - nyugalmi helyzetben nem esik egybe a jelző nulla vonalával. (Mutatós műszereknél a mutató nyugalmi helyzetében nem áll vissza a nulla pontra vagy nullosztásra.) Hőmérséklet okozta hibák a legáltalánosabbak. Mind a munkadarab, mind a mérőeszköz csökkenő, vagy növekvő hőmérséklet hatására megváltoztatja méretét. Az MSZ 154 a mérőeszközök alaphőmérsékletét +20 C-ban állapítja meg. Ideális állapotban tehát a mérőeszköz és a mérendő munkadarab hőmérséklete egyaránt 20 C. Különösen vigyázni kell a gépen felfogott munkadarabok ellenőrzésénél a forgácsolásból eredő hőhatásokra. Méréskor ügyeljünk arra, hogy a mérőeszköz (pl. kézmelegtől, sugárzó hőtől stb.) ne melegedjen fel. A mérőeszközöket azért megfelelő helyen tárolják és fa vagy műanyag burkolattal látják el. Annál pontosabb a mérés, mennél jobban kiegyenlítődött a mérőeszköz és a munkadarab közötti hőmérséklet különbség, és mennél közelebb van a hőfokuk a 20 C-hoz. Személyi hibák a mérést végző személytől függnek. Beállítási hiba. Ennek főleg az összehasonlító mérésnél van jelentősége. Amikor a méretet beállítjuk valamilyen mérték után pl. mérő óra tapintóját, beállítjuk mérőhasáb után. Az itt elkövetett beállítási hiba állandóan jelen lesz a mérés folyamán. Ezt mutatjuk be a következő ábrán, ahol a - plusz és mínusz értelmű - beállítási hiba értékét x i -vel jelöltük. Mérőóra állv ány beállítása Mérjük meg egy 20 0,03 mm és 40 mm hosszú edzett, köszörült csapot. A mérési feladatnak meg kell határoznia az átmérő méretszórását, hogy az előírt 0,03 mm-es tűréshatárokon belül van-e. Erre a célra megfelelő az összehasonlító mérési módszer. Az állványba szerelt mérőóra helyzetét az állványon 20 mm-nek megfelelően beállítjuk, és a finom beállítást mérőhasáb után végezzük el. Leolvasási (parallaxis) hiba. Mérés közben ez a leggyakrabban előforduló hiba. Következik elsősorban mérési tapasztalatlanságból, figyelmetlenségből, másodsorban abból, hogy új - még ismeretlen típusú - műszerrel dolgozunk. Leolvasási hiba úgy keletkezik, hogy nem megfelelőirányból és szögből tekintünk a mérőeszköz osztására (pl. tolómérőnél) vagy mutatóján keresztül a skálájára (pl. mérőóra esetén). Így a beosztás és a jelző elem nincsenek egy síkban, és attól függően, hogy milyen irányból nézzük a skálát, más és más leolvasási értéket kapunk. A következő ábra parallaxis hibát mutat. Az f parallaxis hibát mérési irányszög okozta. A mutató vastagsága is befolyásolja a leolvasási hibát.

4 Becslési hiba. Állandó méretű mérőeszközöknél (idomszereknél) becslési hiba akkor keletkezik, amikor a mérendő felületeken helytelenül érzékeljük - becsüljük - az illeszkedés értékét. Változtatható méretű mérőeszközökkel becslési hibát úgy követünk el, hogy a jelzőelem helyzetét az osztások között helytelenül állapítjuk meg. Véletlen hibák. Az előzőekben említettük, hogy a véletlen hibák természete ismeretlen, és nagyságuk az egyes méréseknél nem vehető figyelembe. Érték tekintetében nem állandóak, mind nagyságra, mind előjelre nézve változnak. Véletlen hibák esetében a legkedvezőbb mérési eredményt úgy kapjuk, hogy a méréseket többször elvégezzük és a kapott mérési eredmények számtani középarányosát vesszük. Ez lesz a mérendő mennyiség leghitelesebb értéke. Végezzünk el egy mérési sorozatot. Legyen egy munkadarab átmérőjének előírt (névleges) mérete D. A méréseket N-szer végezzük el, és egymástól és a névleges mérettől különbözőértékeket kapunk. A számtani középarányos tehát D 1, D 2, D 3... D n D D 1 D 2 D 3... D k n n n Di i 1 n A mérés eredményeinek - tehát a kapott értékeknek - eltérése ( i) számtani középaránytól D D D D D D 2 2 k Megjegyzendő, hogy a mérések számának növelésével pontosabb eredményhez jutunk. A MEO a gyakorlatban a leghitelesebb értéket általában mérés számtani középarányosától határozza meg. A véletlen hibák alapját képező jelenségek azonos körülmények között folynak le, de nagyszámú és összetetten ható okok befolyásolják kimenetelüket. Mivel nem ismerjük az okokat, nem tudjuk előre számításba venni a véletlen hibákat. Legfeljebb fel lehet sorolni azokat a lehetőségeket, melyek bekövetkezhetnek. Ez már a valószínűség számítás tárgykörébe tartozik, mellyel itt nem foglalkozunk. Durva hibák. Jellegük tekintetében sokfélék, és általában a mérést végző személyek okozzák. Ezek főbb vonalakban a következők lehetnek: rajzok méreteinek, nézeteinek helytelen értelmezése, tűrések, felületi érdességi előírások, továbbá szerelésre, hőkezelésre vonatkozó utasítások figyelmen kívül hagyása vagy helytelen alkalmazása a mérési tevékenység során stb.; mérésnél helytelen mérési módszer alkalmazása, a mérési eredmények helytelen leolvasása a mérőműszer skálájáról, a műszeren levő osztások, skálavonalak helytelen értelmezése, közvetett mérésnél a számítások hibás elvégzése, műszerek helytelen bekapcsolása, rossz méréstartományban való mérés stb. A durva hibák elkövetésének számos lehetősége áll fenn. Mind felsorolni lehetetlen. Durva bizonytalanságok. Jellegüknél fogva ezek is a durva hibákhoz tartoznak, és jelenlétük a mérésnél hibamaradékot eredményezhet. Ilyenek pl. a következők: k stb.

5 mérési feltételek hirtelen rövid ideig tartó változásai (pl. a műszert vagy a munkadarabot ért mechanikus ütés, rázkódás, helyzetváltozás),. a műszer működésében előálló fennakadás, a környezeti feltételek váratlan megváltozása és ingadozása (túl nagy hideg, vagy meleg áramlat), külső feltételek megváltozása (az asztal sík helyzetének megváltozása, melyen a mérendő tárgy be van állítva stb.). A durva hibák és bizonytalanságok gondos és körültekintő munkával kiküszöbölhetők. Hosszmérő eszközök:

6 Tokos acél mérőszalag Tokos és fogantyús mérőszalag Mérőhasáb jellemző méretei l hosszúság; a) szélesség; b)vastagság; x a mérõfelület Mérőhasáb jellegzetes hibái f1 és f2 eltérés E középmérettõl E1 a legkisebb E2 a legnagyobb méret

7 Tolómérő típusok Normál és kétorsós határoló mikrométer Függőleges hosszmérőgép AL alap; A mérőasztal; M munkadarab; S mérősapka a tapintóval; MI spirálmikroszkóp; K világításkapcsoló; N normálmérce; V vezeték; HU ellensúlyozó huzal a mérőerő biztosítására

8

9 GYAKORLAT Feladat 35±0,15 14±0,15 14±0,15 2x45 8±0,25 2x45 R=0,5 Anyagminőség: ALMG6 Készítsen ellenőrzési tervezetet a fenti munkadarabra Határozza meg, milyen paramétereket kell a fenti munkadarabon ellenőrizni, milyen átvételi határokkal, és milyen rendszerességgel, milyen bizonylatokat alkalmaz vagy vesz figyelembe ha 1. Idegenáruként érkezik és a szállítási egység 5000 db 2. Ha saját gyártású alkatrész gyártási ellenőrzése a feladat egy saját termékhez havi 5000 db 3. Ha végátvételi (átadási) ellenőrzési feladat havi 5000 db Készítsen el a fenti alkatrészhez idegenárú átvételi ellenőrzési utasítás tervezetet Készítsen el a fenti alkatrészhez gyártásközi ellenőrzési utasítás tervezetet Készítsen el a fenti alkatrészhez végátvételi ellenőrzési utasítás tervezetet Az elkészítés során alkalmazza - a szükséges mértékben - a gyakorlathoz megadott nyomtatványokat (műveletterv/gyártási lap, műveleti utasítás, ellenőrzési utasítás). Feltételezések: minden szükséges szabvány és vizsgáló eszköz rendelkezésre áll. Határozza meg az ellenőrzések kapcsolatát, azonosságait és különbözőségeit

10 CÉGJEL Műveletterv/Gyártási lap Nytsz.: Lapszám: Készítette: Ellenőrizte: Jóváhagyta: Budapest. 19 Budapest. 19 Budapest. 19 Rajzszám: Megnevezés: Mennyiség: Azonosító jel: Kiindulási méret: Összes Kiindulási állapot: gépidő: szerelési idő: megmunk. idő: min. bizt idő: Művelet szám leírása utasítás száma Eszköz, gép típus megnevezés műveleti idő Megjegyzés: Módosítás száma Módosítás Dátum Aláírás (Nyomtatvány szám: 0901)

11 Bizonylatköteles anyagok és alkatrészek Ssz. Megnev ezés Típus, raj zszám Mennyiség Bizonylatszám Azonosító j el, szám Az anyagok az előírásoknak megfelelnek! Dátum: Műv elet ssz v égezte j el dátum, aláírás megfelelő Aláírás: Mennyiség nem megf. Nem megf. j egyzőkönyv Vizsgálati j egyzőkönyv ek: Gyártási lap igazolása: (Nyomtatvány szám: 0901)

12 CÉGJEL Nytsz.: Műveleti utasítás Lapszám: Készítette: Ellenőrizte: Jóváhagyta: Budapest. 19 Budapest. 19 Budapest. 19 Rajzszám: Megnevezés: Művelet szám: Anyagminőség: Kindulási méret, állapot: Gépszám: Művelet vázlata és leírása: Készülék: Kisgép: Szerszám: Ellenőrző- és mérő eszköz: száma Módosítás leírása kelte aláírás Munkavédelmi eszköz és előírás: (Nyomtatvány szám: 0902)

13 CÉGJEL Ellenőrzési utasítás Nytsz.: Lapszám: Készítette: Ellenőrizte: Jóváhagyta: Valahol, 19 Valahol, 19 Valahol,. 19 Rajzszám: Megnevezés: Művelet szám: Anyagminőség: Kindulási méret, állapot: Művelet neve: Vázlat: Tűrésezett jellemző felső hat alsó hat ssz Ellenőrzési követelmény Ellenőrző- és mérő eszköz: száma Módosítás leírása kelte aláírás Munkavédelmi eszköz és előírás: (Nyomtatvány szám: 0903)

14 CÉGJEL Ellenőrzési utasítás Nytsz.: Lapszám: Készítette: Ellenőrizte: Jóváhagyta: Valahol, 19 Valahol, 19 Valahol,. 19 Rajzszám: Megnevezés: Művelet szám: Anyagminőség: Kindulási méret, állapot: Művelet neve: Vázlat: Tűrésezett jellemző felső hat alsó hat ssz Ellenőrzési követelmény Ellenőrző- és mérő eszköz: száma Módosítás leírása kelte aláírás Munkavédelmi eszköz és előírás: (Nyomtatvány szám: 0903)

15 CÉGJEL Ellenőrzési utasítás Nytsz.: Lapszám: Készítette: Ellenőrizte: Jóváhagyta: Valahol, 19 Valahol, 19 Valahol,. 19 Rajzszám: Megnevezés: Művelet szám: Anyagminőség: Kindulási méret, állapot: Művelet neve: Vázlat: Tűrésezett jellemző felső hat alsó hat ssz Ellenőrzési követelmény Ellenőrző- és mérő eszköz: száma Módosítás leírása kelte aláírás Munkavédelmi eszköz és előírás: (Nyomtatvány szám: 0903)

16