Назначение и виды метрологических схем

Использование схем полезно для описания и объяснения измерительных процедур, методик выполнения измерений и измерительного контроля параметров объектов, методик поверки, калибровки и метрологической аттестации средств измерений, для представления средств измерений, а также для представления результатов метрологической и стандартизационной экспертизы. Метрологическая схема не только несет концентрированную информацию, но и позволяет строить модели появления составляющих погрешностей, чтобы затем проводить необходимые точностные расчеты.

Сложность применения метрологических схем на сегодняшний день в значительной мере связана с отсутствием какой бы то ни было их регламентации в нормативных документах и научно-технической литературе. Часто встречающиеся в литературе и технической документации понятия «схема измерения», «схема поверки», «схема контроля», «схема средства измерений» и некоторые другие не имеют четких определений, принципов построения и условных обозначений элементов, чем существенно затрудняется их использование. Прямое заимствование определений из стандартов ЕСКД, регламентирующих схемы, невозможно, а использование имеющихся там условных обозначений в ряде случаев непродуктивно из-за существенных различий в содержании и целевом назначении схем.

Следует определить назначение и состав схем средств измерений, схем измерений физических величин, схем измерительного приемочного контроля объектов, схем контрольных точек (сечений) контролируемых объектов, а также возможности совмещения схем этих видов. При необходимости возможна разработка специальных схем поверки, калибровки и метрологической аттестации средств измерений.

В современных условиях часто не обращают внимания на разницу между схемами измерений конкретной физической величины, носителем которой является объект, и схемами измерительного контроля объекта. В отличие от схемы измерения схема контроля, как правило, включает указание числа и расположения контрольных точек (сечений) объекта, необходимых для создания его адекватной экспериментальной модели, которую сопоставляют с нормативной моделью для оценки годности объекта.

Схема измерения может совпадать со схемой контроля, например, в том случае, когда физическая величина воспроизводится на объекте однократно (масса детали, сопротивление высокоомного резистора, объем тела) и контрольные точки (сечения) в принципе отсутствуют, или когда модель объекта строится по результатам измерения в одной контрольной точке/сечении (оценка наибольшей толщины детали, радиального биения поверхности и т.д.).

Контрольная точка – условное наименование, определяющее «область съема измерительной информации об исследуемой физической величине» с измеряемого объекта средством измерения, например, область «контакта» единичного чувствительного элемента с объектом измерения. «Точка» может иметь значительную протяженность (площадь или объем), как например, при контроле призматической детали гладким микрометром или при измерениях температуры среды жидкостным термометром. При использовании средств измерений с несколькими чувствительными элементами в одно контрольное сечение может входить соответствующее множество контрольных точек. Термин «контрольная точка» не означает, что осуществляется процесс контроля объекта, это традиционное наименование точек съема информации об измеряемой физической величине, в том числе при экспериментальных исследованиях, когда «контроль» исследуемых параметров не имеет смысла.

В линейно-угловых измерениях под контрольной точкой понимают место взаимодействия чувствительного элемента средства измерений с поверхностью контролируемого объекта редуцированное на схеме к геометрической точке. Под контрольным сечением понимают сечение объекта плоскостью, проходящей через линию измерения (контролируемое или исследуемое сечение), либо прямую линию между двумя чувствительными элементами средства измерений в месте контакта с поверхностью контролируемого объекта. Контрольное сечение может нести множество номинально одинаковых величин, которые в процессе измерений будут признаны отличными (множество толщин в поперечном сечении номинально цилиндрической поверхности). Вопрос о получении представительных результатов в таком сечении выходит за пределы информации, представленной в схеме контрольных сечений, и описывается отдельно, например, в методике выполнения измерений или измерительного контроля. При наличии у средства измерений более двух чувствительных элементов конфигурация контрольного сечения включает все контрольные точки, и контрольное сечение может превратиться в плоскую или трехмерную фигуру.

Схемы контрольных точек (контрольных сечений) могут включать:

1. Эскиз объекта контроля (например, детали) с указанием контрольных точек (контрольных сечений) объекта. Элементы объекта, не подлежащие контролю, могут быть показаны упрощенно или вообще исключены из изображения. При необходимости эскиз контролируемого объекта выполняется с указанием параметров расположения контрольных точек или сечений на необходимом для этого числе проекций (разрезов, сечений).

2. Направления и характер вспомогательных относительных перемещений чувствительного элемента СИ и контролируемого объекта (указывают при необходимости, например, в тех случаях, когда контрольное сечение не фиксировано, и его необходимо найти в ходе измерений).

Схемы контрольных точек (контрольных сечений) могут дополняться вербальными описаниями требований к их расположению и идентификации на объекте измерений, например:

· «Контрольные сечения располагать равномерно на всей длине контролируемой ступени вала. Крайние сечения должны находиться на расстоянии не менее 2 мм от торцов, ограничивающих контролируемую ступень».

· «Контрольные точки располагать равномерно, по сетке с одинаковыми шагами на всей площади номинально плоской поверхности. При обнаружении экстремумов провести дополнительные измерения в исследуемой области по более густой сетке и внести в схему измерений новые контрольные точки, либо зафиксировать видоизмененную сетку с неравномерными шагами».

· «Перемещение измерительной головки при контроле полного радиального биения в сечениях №№ 1…N осуществлять с сохранением начала отсчета отклонений в системе координат, связанной с базовой осью».

Примеры схем расположения контрольных точек для случаев исследования прямолинейности и плоскостности, а также примеры указания контрольных сечений при измерении размеров поперечного сечения цилиндрического валика, при контроле радиального и полного радиального биений одной из цилиндрических поверхностей детали типа «вал» представлены на рис. 5.1. На схемах не указаны направления измерений, базовые элементы деталей и базирующие устройства средств измерений, поскольку они не являются элементами схем контрольных точек (сечений).

Схема контроля (схема измерительного контроля) конкретного геометрического параметра объекта является составной частью методики контроля и должна графически отображать реализацию этого процесса.

Схема контроля объекта по заданному геометрическому параметру должна включать:

1. Эскиз изделия с выделенными контролируемым и базовыми элементами (если базовые не совпадают с контролируемым). Элементы, не подлежащие контролю и не являющиеся базовыми, могут быть показаны упрощенно или вообще исключены из изображения объекта контроля.

2. Указание контрольных точек (контрольных сечений) объекта. При необходимости выполняется отдельная схема контрольных точек (сечений) или дополнительный эскиз контролируемого объекта со всеми контрольными точками (контрольными сечениями) и указанием параметров расположения контрольных точек или сечений.

3. Схематическое изображение средства измерений в одном или нескольких видах («проекциях»), с обязательным включением условных обозначений базирующих элементов средства измерений и его чувствительных элементов. Остальные элементы средства измерений, вспомогательные устройства, установочные меры изображают при необходимости. Чувствительные элементы могут совпадать с базирующими. Так для накладных приборов типа микрометров гладких и рычажных базирующие элементы (пятки прибора) одновременно являются его чувствительными элементами.

4. Обозначения направлений и указание характера (непрерывный, дискретный) измерительных перемещений, а также (при необходимости) схематические изображения обеспечивающих эти перемещения кинематических элементов. Не указывают очевидные направления измерительных перемещений, а также кинематические элементы, являющиеся органической частью применяемых СИ, например, направляющие штока измерительной головки.

5. Обозначения направлений и указание характера (при необходимости) всех вспомогательных и установочных перемещений для осуществления контроля (для получения адекватной модели контролируемого объекта), а также схематические изображения обеспечивающих эти перемещения кинематических элементов.

К вспомогательным перемещениям относятся те, которые обеспечивают поиск направления линии измерений на объекте (например, покачивание нутромера в отверстии для поиска нормального сечения), или необходимы для получения значений измеряемой величины в исследуемом контрольном сечении (вращение детали при измерении биений, перемещение измерительной головки по нормали к линии измерения при измерении полного радиального или торцового биения и т.д.). К вспомогательным перемещениям относят также те, которые обеспечивают перенос линии измерений в новую контрольную точку (сечение) для поиска экстремальных значений контролируемых параметров (например, перемещения нутромера для поиска наименьшего и наибольшего размеров отверстия в контролируемом продольном сечении, перемещение измерительной головки вдоль цилиндрической поверхности для нахождения наибольшего значения радиального биения). Установочные перемещения – те, которые применяются для обеспечения правильной установки прибора в пространстве и при настройке прибора на меру.

В некоторых случаях может понадобиться отдельная схема настройки средства измерений на меру (блок или ансамбль мер). Например, если измерение осуществляется методом замещения, и мера не является геометрическим аналогом контролируемого объекта, дополнительное изображение необходимо для указания настроечных и/или установочных перемещений. Так при измерении номинально цилиндрического отверстия с настройкой индикаторного нутромера по блоку концевых мер с боковиками установочные перемещения не соответствуют вспомогательным перемещениям, осуществляемым при измерении отверстия. Самостоятельная схема настройки средства измерений может понадобиться, например, для моделирования инструментальных погрешностей при настройке многомерного средства контроля на сложную меру или несколько мер (ансамбль мер).

Схема контрольных точек (сечений), может входить в схему контроля, если такое совмещение не затрудняет чтение. Схема контроля может включать две «проекции», если это необходимо для указания установочных и вспомогательных перемещений.

Дата добавления: 2015-07-02