Метод оптического контроля

дающая собственным точным, обычно многозначным размером, с величиной 

которого в процессе измерения  непосредственно сопоставляется воспринятая 2. ВИЗУАЛЬНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ

2.3. Характеристика размеров изделий  и средств их контроля

2 Методы неразруш. контроля. Ч. 1. Неразрушающие методы контроля матер. и изделий. Учеб. пособие 22

средством измерений величина объекта  измерения. Например, штанга со

шкалой штангенциркуля, с ней  сравнивают размер детали, воспринятый  губками.

Преобразовательный элемент –  это внутренний механизм или элемент 

средства измерений, который преобразует (видоизменяет) малые перемеще-

ния, воспринятые от объекта измерения  воспринимающим элементом, в

большие перемещения на отсчетном  устройстве так, что исполнитель  может 

непосредственно наблюдать их и  производить отсчет. Например, зубчатая

передача в индикаторе часового типа преобразует малые перемещения  изме-

рительного наконечника  в большие перемещения стрелки, легко наблюдае-

мые по шкале.

Отсчетное устройство создает возможность  отсчитывать показания 

средства измерений; в большинстве  случаев это шкала и указатель, которым 

служит отдельный штрих или  группа штрихов, или стрелка. В  последнее

время получили распространения средства измерений с цифровыми отсчет-

ными устройствами. Например, нониус штангенциркуля, круговая шкала ин-

дикатора и стрелка индикатора часового типа, табло микрометра с  цифровой

индикацией.

В зависимости от назначения и принципа действия конкретного сред-

ства измерений в его конструкции  используются те или иные комплексы  этих

устройств и элементов, составляющих структуру данного средства измерений.

Шкала средства измерений – это  ряд отметок (штрихов или точек) и

проставленных около них чисел, положение и значение которых  соответст-

вуют ряду последовательных размеров.

Цена деления шкалы – это  разность значений величины, соответствую-

щих двум соседним отметкам шкалы. Иначе  говоря, величина перемещения

чувствительного элемента средства измерений, вызывающая перемещение 

указателя отсчетного устройства на одно деление шкалы.

Отсчет – это число, отсчитанное  по отсчетному устройству средства

измерений.

Показание средства измерений –  это значение измеряемой величины,

определенное по отсчетному устройству и выраженное в принятых единицах

этой величины. Показание всегда равно произведению числа отсчитанных 

делений шкалы на цену деления данной шкалы.

Дискретность отсчета при цифровой индикации  – это наименьшая

разность показаний младшего разряда  цифровой индикации данного средства

измерений.

Диапазон показаний – это  область значений шкалы, ограниченная ко-

нечным и начальным значениями шкалы.

Диапазон измерений – это  область значений измеряемой величины, для

которой нормированы погрешности  данного средства измерений.

Пределы измерений – это наибольшее и наименьшее значение диапазо-

на измерений.

Измерительные усилия – это сила, с которой чувствительный элемент 

воздействует на поверхность объекта измерения.2. ВИЗУАЛЬНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ

2.3. Характеристика размеров изделий  и средств их контроля

2 Методы неразруш. контроля. Ч. 1. Неразрушающие методы контроля матер. и изделий. Учеб. пособие 23

Длина (интервал)  деления шкалы  – это расстояние между серединами

двух соседних отметок шкалы.

Различают несколько видов измерений.

Прямое измерение – это измерение, при котором значение измеряемой

величины определяют непосредственно  по результату измерения, например,

измерение глубины линейкой глубиномера штангенциркуля ЩЦ-1.

Косвенное измерение – это измерение, при котором искомое значение

величины определяют пересчетом результатов  прямых измерений величин,

связанных с искомой величиной  известной зависимостью.

Например, требуется измерить расстояние L между центрами двух от-

верстий с помощью штангенциркуля (рис. 3).

Прямым  измерением  с  помощью  циркуля  это сделать практически  не-

возможно, следовательно, воспользуемся  косвенным измерением. Сначала 

выполним прямые измерения величин  d1,  d2, Lmax губками для внутренних

измерений, а затем рассчитаем искомую  величину по формуле

L = Lmax – 0,5(d1 + d2) .                                          (3)

Контактное измерение – это  измерение, при котором воспринимающее

устройство средства измерений  имеет механический контакт с поверхностью

объекта, например, измерение с  помощью штангенциркуля, микрометра, ин-

дикатора и т.д.

Бесконтактное измерение – это  измерение, при котором восприни-

мающее устройство средства измерений  не имеет механического контакта с

поверхностью измеряемого объекта, например, измерение элементов резьбы

с помощью  микрометрического микроскопа.

Методами  измерений принято называть совокупность приемов 

и принципов  использования средств измерений. Наиболее распространены

следующие методы:

1. Метод  непосредственной оценки. При этом  методе величину изме-

ряемого объекта  определяют непосредственно по размерному устройству,

имеющемуся  в конструкции применяемого средства измерений. Например,

при измерении  диаметра вала с помощью штангенциркуля величина диамет-

ра, воспринятая  губками, непосредственно сопоставляется со шкалой штанги,

обладающей  точным размером и включенной в конструкцию  штангенциркуля.

2. Метод  сравнения с мерой. Это метод,  при котором величина изме-

ряемого объекта  сопоставляется с величиной, воспроизводимой мерой или

величиной образцовой детали, которые не входят в конструкцию применяе-

мого средства измерений. Например, измерение диаметра вала (30 мм) с по-

мощью индикатора цифрового типа методом сравнения  с концевой мерой

длиной 30 мм на стойке со столиком. В этом случае величина диаметра вала

сопоставляется  с помощью индикатора с величиной  концевой меры длины,

которая не входит в конструкцию индикатора.

При выполнении измерения неизбежно возникают  погрешности раз-

личной  величины.

Погрешность измерения – это отклонение результата измерения Lu от

действительного значения измеряемой величины  Lg, определяемое по фор-

муле

                               Δ = Lu – Lg .                                                 (4)

Погрешности делят на группы:

– систематические (постоянно или  закономерно изменяющиеся при по-

вторных измерениях одной и той  же величины);

– случайные (изменяющиеся случайным  образом при повторных изме-

рениях одной и той же величины).

На суммарную погрешность измерения наиболее существенно влияют

следующие составляющие:

1) инструментальная погрешность;

2) погрешность, вносимая в процесс  мерами или образцами;

3) погрешность, возникающая от  измерительного усилия при контакт-

ном измерении;

4)  погрешности, возникающие из-за термического расширения или

сжатия объекта контроля или  средства измерений при отклонениях  темпера-

туры в процессе измерения;

5)  субъективные погрешности,  связанные с человеком, выполняющим

процесс  измерения.

От правильности выполнения измерения значительно зависит качество

продукции, поэтому рассмотрим подробнее  составляющие погрешности из-

мерения.

Инструментальная погрешность  – это разность между показанием

средства измерений и действительным размером измеряемого объекта. Так 2. ВИЗУАЛЬНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ

2.3. Характеристика размеров изделий  и средств их контроля

2 Методы неразруш. контроля. Ч. 1. Неразрушающие методы контроля матер. и изделий. Учеб. пособие 25

как эта погрешность  вносит самый  большой вклад в погрешность  измере-

ния, за всеми средствами измерений  проводится контроль как после их изго-

товления или ремонта, так и  во время их эксплуатации. Такой  контроль при-

нято называть поверкой средств  измерений. При проведении поверки  опре-

деляют работоспособность поверяемого средства и его инструментальную

погрешность, выясняя, находится ли она в пределах нормы, установленной 

для данного средства измерений.

Выполняют поверку специальные  органы метрологической службы  –

измерительные лаборатории и их поверочные пункты.

Если в результате  поверки  данное средство измерений годное, то со-

ставляется официальный документ о положительных результатах  поверки 

(аттестат) и (или) проводится  его клеймение; если же средство  измерений не 

годное, то оно изымается из применения. Свидетельство годного средства

измерений хранится до даты следующей  поверки. Если срок прошел и оче-

редную поверку не произвели, то при контроле метрологическим органом 

данное средство измерений объявляется  незаконным, а его аттестат недейст-

вительным.

Погрешности мер или образцов, используемых при установке средства

измерений на размер со своими знаками, входят в погрешность каждого  из-

мерения. Чем выше точность изготовления объекта измерения, т.е. чем 

меньше допуск, тем опаснее отклонение меры, используемой при установке

средств измерения.

Погрешность, появляющаяся от измерительного усилия при контакт-

ном измерении, зависит от деформаций, возникающих на поверхности объек-

та измерения. Чем больше деформации, тем больше погрешности измерения.

Погрешность, возникающая из-за термического расширения (сжатия)

объекта измерения и средства измерений  зависит от температуры помеще-

ния, где производятся измерения. Нормальной считается температура +20

о

С.

Отклонения от нормальной температуры  приводят к тепловому расширению

или сжатию измеряемой детали и средства измерений, а следовательно,

к увеличению погрешности измерения.

Субъективные погрешности, связанные  с  человеком, выполняющим

измерения, можно разделить на 3 группы:

– ошибки при действиях: неточное совмещение шкалы с измеряемым

размером; ошибки подбора концевых мер длины (КМД) в блок, ошибки ус-

тановки на нуль, ошибки при закреплении  средства измерений в установлен-

ном положении; при контакте чувствительного  элемента средства измерений

с поверхностью объекта (возможно завышение  или занижение измеритель-

ного усилия);

– ошибки при наблюдении: ошибки отсчета  при оценке точности сов-

падения стрелки или штриха нониуса  с делением шкалы и его знаком;

– профессиональные субъективные погрешности – это ошибки испол-

нителя, вызванные его недостаточной  квалификацией.

Меры длины – это средства измерений, имеющие постоянную длину,

выполненную с высокой точностью. Меры длины являются исходными раз-2. ВИЗУАЛЬНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ

2.3. Характеристика размеров изделий и средств их контроля

2 Методы неразруш. контроля. Ч. 1. Неразрушающие методы контроля матер. и изделий. Учеб. пособие 26

мерами для сравнения с ними размеров деталей машины. Благодаря  высокой 

точности всех мер, они обеспечивают единство всех измерений линейных

размеров. По конструкции меры длины  делят на штриховые и концевые.

Штриховые меры длины – это многозначные меры, на которые нанесе-

ны шкалы с высокой точностью  интервалов.

Концевые меры длины – это  однозначные меры, размер которых обра-

зован противоположными измерительными поверхностями. Наиболее рас-

пространенные – это плоскопараллельные концевые меры длины.

Особенность КМД заключается в  том, что их измерительные поверхно-

сти имеют высокую плоскостность, параллельны между собой и обладают

малой шероховатостью. Эти свойства обеспечивают одинаковое для данной

меры расстояние между измерительными поверхностями в любом месте;

КМД выпускаются размерами от 0,1 до 100 мм цельными, а свыше  100 мм –

с двумя отверстиями для соединения стяжками.

Материалом для изготовления КМД  служат хромистые закаленные

стали и твердый сплав ВК6М. Основными  параметрами КМД являются: дли-

на концевой меры (номинальная и  действительная); плоскопараллельность

измерительных поверхностей; суммарная погрешность формы и расположе-

ния измерительных поверхностей; точность концевой меры (точность длины 

и отклонение от плоскопараллельности измерительных поверхностей, кото-

рая определяется разностью между наибольшим и  наименьшим расстоянием 

между измерительными поверхностями).

Существуют  два метода нормирования точности КМД: метод  классов 

точности  и метод разрядов.

Класс точности  меры показывает, какое отклонение имеет действи-

тельный размер данной меры от ее номинального размера. Классы точности

концевых  мер – это ряды допусков на изготовление их действительных раз-

меров в  зависимости от величины их номинального размера. Кроме того,

класс точности указывает на допускаемое отклонение от плоскопараллельно-

сти мер.

Таких классов  пять: 00, 0, 1, 2, 3. Класс точности присваивается каждой

мере при  контроле годности ее изготовления на производстве и при проверке

ее состояния  в процессе эксплуатации. Кроме этих пяти классов применяют 

еще 4-й и 5-й, которые присваиваются  значительно изношенным концевым