Ręczne przyrządy pomiarowe od dawna cieszą się popularnością wśród operatorów obrabiarek, kontrolerów jakości i inżynierów. Przyrządy te stosuje się od kilkuset lat, dobrze znane użytkownikom przez długi czas zapewniały rzetelne wyniki pomiarów. Jednak korzystanie z tych urządzeń wiąże się z pewnymi pułapkami.

SUWMIARKI

To obecnie jeden z najczęściej stosowanych przyrządów ręcznych — charakteryzują się błędem pomiaru wynikającym ze zjawiska zwanego zasadą Abbégo. Zgodnie z tą zasadą, jeśli mierzony przedmiot nie jest ustawiony idealnie równolegle do osi używanej suwmiarki, powstaje kąt stanowiący źródło błędu
pomiarowego. Jednak możliwe jest obliczenie przybliżonej wartości tego błędu.

Kolejne istotne zagadnienie dotyczące suwmiarek odnosi się do kumulacji błędów związanych z ich parametrami technicznymi. Aby pomyślnie przejść kalibrację, suwmiarka tarczowa o rozdzielczości 0,025 mm musi zapewniać dokładność rzędu 0,025 mm przy pomiarach długości i charakteryzować się błędem równoległości
nieprzekraczającym 0,025 mm. Jednak pomiar dużej części może być obarczony obydwoma błędami. W takim przypadku możliwa wartość błędu wynosi ±0,050 mm.

MIKROMIERZE

Ze względu na nieodłączne problemy związane z suwmiarkami, popularną alternatywą pozostają mikrometry. W szczególności pozwalają uniknąć błędu Abbégo, bowiem umożliwiają ustawienie śruby i noniusza mikrometru w jednej linii z mierzoną długością. Jednak w mikrometrach śrubowych także występują błędy, a ich źródłem są gwinty bębenka. Błędy te są tym większe, im większa będzie mierzona długość. Dwa zasadnicze źródła błędów wywoływanych przez gwinty mikrometru śrubowego to chwianie się gwintu na skutek obrotu, zwane często „gwintem falistym”, a także luz obwodowy, który powoduje niedokładne zazębianie gwintów zewnętrznego i wewnętrznego. Błędy wynikają z konstrukcji mikrometru, co pociąga za sobą konieczność przechowywania oraz bardzo kosztownej konserwacji i kalibracji wielu kompletów mikrometrów o różnej wielkości, ponieważ tylko w ten sposób można zapewnić ich przydatność w różnych warunkach.

Mimo to mikrometry nie są w stanie dobrze zmierzyć niektórych wielkości, na przykład średnic wewnętrznych. W przypadku mikrometrów występuje również błąd pomiaru spowodowany przez samego użytkownika. Przy nadmiernym dokręceniu sprzęgła może dojść do deformacji samego mikrometru lub mierzonego przedmiotu. Z upływem czasu zarówno kowadełko, jak i wrzeciono mogą się zużyć, co skutkuje utratą równoległości między nimi. Oba te czynniki mogą mieć niekorzystny wpływ na pomiary.

Wpływ na dokładność mikrometrów mogą mieć również czynniki środowiskowe. Wahania temperatury nie tylko powodują rozszerzanie i kurczenie się przyrządu oraz mierzonego przedmiotu, a wielokrotnie powtarzane cykle spadku i wzrostu temperatury mogą trwale zmienić długość wrzeciona mikrometru, jego kowadełka i nawet fizyczne własności gwintu. Jest to skutek odprężania metalu w procesie produkcji.

PRZENOŚNE WSPÓŁRZĘDNOŚCIOWE URZĄDZENIA POMIAROWE

Rozwój technologii w dziedzinach sprzętu i oprogramowania umożliwił powstanie przenośnych współrzędnościowych urządzeń pomiarowych, które pozwalają z dokładnością rozwiązać część wyżej omówionych problemów. Niektóre urządzenia charakteryzują się niepewnością pomiaru na poziomie zaledwie 0,010 mm oraz powtarzalnością wynoszącą również 0,01 mm. Niektóre urządzenia ważą zaledwie 10 kilogramów lub mniej i można je swobodnie przemieszczać po terenie zakładu. Korzystając z twardej sondy dotykowej o znanej precyzyjnie średnicy, rejestruje się punkty dotykając powierzchni mierzonego elementu. Ponieważ znana jest dokładna średnica kulistej końcówki sondy, oprogramowanie uwzględnia tę średnicę i rejestruje położenie punktu pomiarowego. W ten sposób punkty rejestruje się do momentu zebrania wystarczającej ilości danych, na podstawie których operator jest wstanie w oprogramowaniu wyznaczyć długości, średnice, kąty i inne własności geometryczne.

Oprogramowanie umożliwia też obliczanie wymiarów na podstawie zmierzonych i obliczonych elementów. Niektóre pakiety oprogramowania zawierają funkcje wymiarowania i tolerowania geometrycznego (GD&T), które pozwalają skrócić czas kontroli części nawet o 80%. Inne programy umożliwiają importowanie modeli CAD i kontrolowanie części względem nich (sprawdzenie powierzchni krzywo-kreślonych). Oprogramowanie pozwala na wykreowanie raportów i kart kontrolnych które są potwierdzeniem jakości wytworzonego elementu.

PODSUMOWANIE

Przez ponad sto lat ręczne przyrządy umożliwiały szybkie i niezawodne pomiary operatorom maszyn i producentom. Jednak wraz ze wzrostem złożoności części i całych wyrobów urządzenia współrzędnościowe stają na wysokości zadania aby zrealizować najtrudniejsze pomiary w wyjątkowo wymagających warunkach.

W warunkach ekstremalnych, tam gdzie z wielką precyzją, musimy mierzyć duże obiekty, skomplikowane wymiarowanie) urządzenia zapewniają większą dokładność oraz łatwiejsze tworzenie raportów i prezentację wyników, a ponadto pozwalają ograniczyć powtarzalne wyników, a ponadto pozwalają mierzyć geometrię niemożliwą do uchwycenia narzędziami ręcznymi.