Вимоги до геометричних розмірів виробів. Перевірка вимірюванням робочих зразків та засобів вимірювальної техніки. Частина 2. Рекомендації з оцінювання невизначеності вимірів геометричних розмірів виробів, калібрування засобів вимірювальної техніки та конт

Розширена невизначеність для точки вимірювання 25 мм (коефіцієнт охоплення k = 2) становить:

и₂₅ мм = 0,5 мкм • 2 = 1,0 мкм.

Розширена невизначеність вимірювання для нуля становить:

и₀„„ = 0,4 мкм • 2 = 0,8 мкм.

Див. таблицю В.5.

Таблиця В.5 — Зведення бюджету невизначеності (перша ітерація). Вимірювання похибки показу (точка вимірювання 25 мм)

Основними складниками невизначеності є кінцеві міри та роздільна здатність. Нема потреби зменшувати невизначеність вимірювання и_с і U у другій ітерації. (/< 1 мкм неможливо використову­вати, тому що роздільна здатність дорівнює 1 мкм. Треба стежити, щоб під час калібрування темпе­ратура становила (20 ± 8) °С. Діапазон температур не має значного впливу на невизначеність у цьому разі внаслідок маленького діапазону. Для більших мікрометрів цей діапазон температур дасть основні складники невизначеності.

Приблизною оцінкою є використання U= 1,0 мкм для всіх точок вимірювання міжО мм і 25 мм. Так, максимальна допустима різниця похибки показу під час калібрування становитиме 4 мкм (див. ISO 14253-1):

MPE_Ml-2 L/ = 6 мкм-2-1,0 мкм = 4 мкм.

Критерій цільової невизначеності відповідає початковим припущенням і умовам. Це кваліфікує кінцеві міри 2-го розряду як еталони і визначає потрібну температуру приміщення: (20 ± 8) °С.

Немає потреби в другій ітерації.

Завдання вимірювання полягає у вимірюванні площинності двох вимірювальних наконечників з діаметром зовнішнього мікрометра 6 мм.

Цільова невизначеність становить 0,15 мкм.

Оптична інтерференція — звірення з пласкою поверхнею.

Оптичну пласку пластину розташовують на вершині поверхні вимірювального наконечника пара­лельно до загального напрямку поверхні. Визначають кількість інтерференційних смуг.

• Оптична пласка пластина притирається до поверхні вимірювального наконечника.

• Кількість інтерференційних смуг спостерігають на майже симетричному зображенні (див. ри­сунок В.4Ь)).

• Відхил від площинності обчислюють як добуток кількості смуг і половини довжини хвилі засто­совуваного монохроматичного світла.

• Температурних умов не використовують.

• Оптична пласка пластина має.акліматизовуватися протягом принаймні 1 год.

Д

а) Вимірювання площинності на вимірювальних наконечниках

Ь) Оцінюване зображення

Рисунок В.4 — Завдання вимірювання

Див. таблицю В.6.

Калібрування вимірювальних наконечників щодо площинності має лише два значущі складники невизначеності: площинність оптичної пласкої пластини і роздільна здатність зчитування картинки інтерференційного зображення. Оптичну пласку пластину використовують так, щоб картинка була си­метричною (див. рисунок В.4 Ь)).

Таблиця В.6 — Огляд складників невизначеності під час калібрування вимірювальних наконечників щодо площинності і коментарі щодо них

u_Sf— площинність оптичної пласкої пластини Оцінювання за типом В

Точне значення MPE_SF ще не установлено. Його установлення — це одне із завдань бюджету не­визначеності. Спочатку MPE_sf установлюють до 0,05 мкм для площі з діаметром 8 мм у середині по­верхні. Граничне значення становитиме:

a_SF= 0,05 мкм.

Припускають прямокутний розподіл (Ь = 0,6):

u_SF= 0,05 мкм • 0,6 = 0,03 мкм.

u_RR— роздільна здатність Оцінювання за типом В

Припускають, що довжина хвилі світла дорівнює 0,6 мкм. Різниця висоти ліній, показаних на рисунку В.4 Ь), становить половину довжини хвилі (0,3 мкм). Припускають, що роздільна здатність до­рівнює:

d = 0,5 • відстань між лініями = 0,15 мкм.

Складник невизначеності u_RR (див. 8.4.4) обчислюють так:

d

мкм.

2 2

Установлено, що між складниками невизначеності кореляції немає.

Uc ⁼ Usf ⁺ 1/rr-

Значення з В.4.5.1:

Uc = J(0,03² + 0.05²) мкм² =0,06 мкм.

Розширена невизначеність (коефіцієнт охоплення к= 2) становить:

U= 0,06 мкм • 2 = 0,12 мкм.

В.4.5.4 Зведення бюджету невизначеності. Перша ітерація

Див. таблицю В.7.

Таблиця В.7 — Зведення бюджету невизначеності (перша ітерація). Калібрування вимірювальних наконеч­ників щодо площинності

Очевидно, що основним складником невизначеності є роздільна здатність або дані з картинки. Відхили площинності оптичної пласкої пластини не дуже важливі порівняно з впливом роздільної здатності. (Установить 12 % від площинності вимірювальних наконечників мікрометра MPE_mf, яка ста­новить 1 мкм.

Вимогу щодо цільової невизначеності виконано. Максимальний допустимий вимірюваний відхил від досконалої площинності під час калібрування становить:

MPE_mf-(J = 1,00 мкм-0,15 мкм = 0,85 мкм
(за вимогами (SO 14253-1 — одностороння характеристика).

Для перетворення MPEsf вимоги для діаметра 8 мм такі, як вимоги до діаметра ЗО мм, див. у В.6.

Немає потреби в другій ітерації.

Завдання вимірювання полягає у вимірюванні паралельності між двома вимірювальними наконеч­никами з діаметром 6 мм зовнішнім мікрометром.

Цільова невизначеність становить 0,30 мкм.

Оптична інтерференція — звірення з двома паралельними пластинами.

• Оптичну паралельну пластину розташовують між двома вимірювальними наконечниками та регулюють паралельно до одного з наконечників.

• Визначають кількість інтерференційних смуг на другому наконечнику.

• Оптична паралельна пластина притерта до поверхні одного з вимірювальних наконечників і ре­гулюється, щоб бути паралельною загальному напрямку поверхні наконечника (симетричне інтерфе­ренційне зображення —див. рисунок В.5 Ь)).

• Мікрометр вимірює оптичну паралельну пластину (див. рисунок В.5 а)), щоб привести вимі­рювальну силу до прийнятного рівня.

• Кількість інтерференційних смуг спостерігають на зображенні на другому наконечнику (див. ри­сунок В.5 с)).

• Відхил від паралельності обчислюють як добуток кількості смуг і половини довжини хвилі застосовуваного монохроматичного світла.

• Температурні умови не використовують.

• Оптичну паралельну пластину треба акліматизовувати протягом принаймні 1 год.

Див. рисунок В.5.

а) Вимірювання паралельності між вимірювальними наконечниками

Ь) Зображення на наконечниках

с) Зображення на наконечниках

Рисунок В.5 — Завдання вимірювання

Є три основні складники невизначеності під час калібрування вимірювальних наконечників щодо паралелізму (див. таблицю В.8):

1. паралельність оптичної паралельної пластини;

2. регулювання оптичної паралельної пластини до першого вимірювального наконечника;

3. роздільна здатність зчитування картинки інтерференційного зображення на другому вимірю­вальному наконечнику.

Два складники невизначеності, спричинені площинністю двох поверхонь на оптичній паралельній пластині, не мають впливу, тому що значення відхилу площинності порівняно з іншими носіями и_0Р дорівнює 0,03 мкм.

Таблиця В.8 — Огляд і коментарі складників невизначеності калібрування вимірювальних наконечників щодо паралельності