1.1
Het woord metrologie heeft een lange traditie en is afgeleid van het Griekse woord voor meten.
Het is een bekend gezegde dat de kennis over iets pas volledig is wanneer het kan worden uitgedrukt
in getallen en er iets over bekend is. Voor elke soort gemeten grootheid moet er dus
een eenheid zijn om haar te meten en haar uit te drukken in getallen van die eenheid. Om ervoor te zorgen dat deze eenheid door iedereen wordt
volgd en niet door één die de metingen verricht, moet er een universele norm
zijn en moeten de verschillende eenheden voor verschillende parameters van belang worden gestandaardiseerd. De belangrijkste
parameter in de metrologie is de “lengte”, die in verschillende vormen en op verschillende manieren kan worden gemeten.
Metingen spelen een vitale rol op elk onderzoeksterrein en de huidige wetenschappelijke en
technologische vooruitgang is het resultaat van vooruitgang op het gebied van metingen. In het algemeen worden
metingen verricht om onze kennis van en inzicht in de wereld te vergroten met het oog op
een beter leven. De meetwetenschap is van vitaal belang voor handel en commercie en vormt de basis van de moderne
wetenschap en technologie.
In de metrologie, die letterlijk de wetenschap van de metingen is, moeten wij een stap verder
gaan en ons ook zorgen maken over de juistheid van de meting. Wij moeten nagaan of het resultaat al dan niet voldoende juist en nauwkeurig is voor een bepaalde behoefte. We houden ons dus
vooral bezig met meetmethoden die gebaseerd zijn op overeengekomen eenheden en standaarden. Metrologie
houdt zich dus bezig met de vaststelling, reproductie, instandhouding en overdracht van
meeteenheden en hun standaarden. De praktijk van de metrologie omvat precieze metingen
waarvoor het gebruik van apparatuur en uitrusting (instrumenten en noodzakelijke hulpstukken) nodig is om de vereiste
nauwkeurigheid te bereiken.
Metrologie, de wetenschap van de metingen, omvat alle aspecten zowel theoretisch als praktisch
met betrekking tot metingen, ongeacht hun onzekerheid, en op welk gebied van wetenschap of
technologie zij zich ook voordoen. Metrologie is dus ook de wetenschap van de meting in samenhang met de
evaluatie van de onzekerheid ervan. Het is belangrijk te begrijpen dat alleen meten niet de specificiteit
van metrologie is, maar dat de kern van metrologie ligt in de validatie van het resultaat, met name door het aangeven
van de feitelijke beperkingen. Metrologie beperkt zich niet alleen tot standaarden voor lengte en massa, maar ook voor andere
parameters in sectoren van maatschappelijk belang, zoals gezondheid, veiligheid en milieubescherming.
De beheersing van de wetenschap van het meten is een voorwaarde voor vooruitgang in de wetenschap zelf.
De industriële fabricage en vele terreinen van het leven vereisen activiteit op een hoog wetenschappelijk en technisch
niveau, waarbij elke vooruitgang die wordt geboekt, moet worden verwezenlijkt door vooruitgang in de metrologie. De
toenemende automatisering van de fabricage vereist de hoogste graad van nauwkeurigheid. Men moet zich
het beroemde gezegde herinneren dat de kennis van de mens van de natuur, het universum, en hoe de natuur aan te passen aan zijn
doel, gelijke tred houdt met zijn vermogen om nauwkeurig te meten.
De metroloog moet de onderliggende beginselen begrijpen om in staat te zijn
nieuwe instrumenten te ontwerpen en te ontwikkelen en ook om de beschikbare instrumenten op de beste manier te gebruiken. Metrologie houdt zich derhalve
ook bezig met de methoden, de uitvoering en de schatting van de nauwkeurigheid van metingen; de
meetinstrumenten en de inspecteurs. De huidige normen voor precisie en betrouwbaarheid zijn zo hoog
dat de fundamentele instincten en zintuigen van de mens ontoereikend zijn om ze aan te kunnen”. Daartoe moet gebruik worden gemaakt
van precisiemeetinstrumenten en verschillende soorten conventionele en gesofisticeerde
meters en vergelijkers.
Dus kan worden gezegd dat de metrologie zich hoofdzakelijk bezighoudt met (i) het vaststellen van de eenheden van
metingen, het reproduceren van deze eenheden in de vorm van standaarden, en het verzekeren van de uniformiteit van
metingen, (ii) het ontwikkelen van meetmethoden, {Hi) het analyseren van de nauwkeurigheid van
meetmethoden, het vaststellen van de meetonzekerheid, het onderzoek naar de oorzaken van
meetfouten, en het elimineren ervan.
In ruimere zin is de metrologie niet beperkt tot lengtemeting, maar houdt zij zich ook bezig
met de industriële inspectie en de diverse technieken daarvan. Als gevolg van de grote industriële revolutie en de grote
vooruitgang betekent industriële inspectie niet eenvoudigweg het voldoen aan de specificaties die door de fabrikanten zijn
opgesteld. Inspectie in de ware zin des woords heeft veeleer betrekking op de controle van een produkt in verschillende stadia van de vervaardiging ervan, van de grondstof tot de afgewerkte produkten en zelfs geassembleerde onderdelen in de vorm van machines. Inspectie wordt uitgevoerd met meters
en de metroloog is nauw betrokken bij het ontwerpen, vervaardigen en testen van allerlei soorten meters
. Dynamische metrologie houdt zich bezig met het meten van kleine variaties van continue aard.
De meetwetenschap heeft zich tegenwoordig ontwikkeld tot elektronisch bediende en gestuurde apparatuur,
computergestuurde systemen voor on-line monitoring, opto-mechanische, laser- en vezeloptica gebaseerde
instrumenten, enz.
Wat betreft lengtemeting (dimensionale inspectie) zullen we ons bezighouden met niet-precisie- en precisielineaire metingen en de verschillende instrumenten bestuderen die voor dit
doel worden gebruikt. De standaardisatie van verschillende eenheden is ook belangrijk en we zullen bestuderen wat de
verschillende standaarden voor lineaire metingen zijn en hoe men probeert
deze standaarden te behouden en te handhaven. Wij zullen ook zien hoe de lichtgolfstandaard ons helpt bij het afschaffen van materiële
standaarden. Voor zeer nauwkeurige metingen zullen methoden gebaseerd op interferentieverschijnselen
van lichtgolven ook een apart hoofdstuk vormen.
Metrologische activiteiten beginnen bij het vaststellen van meetnormen, het beoordelen van
verschillende fysische parameters waaronder afmetingen, het ontwikkelen van meetinstrumenten en
technieken, en het kalibreren van test- en meetapparatuur. Dit alles is essentieel voor een correcte
operationele meting van de kwaliteit en de door de industrie geleverde producten en diensten. De huidige
industrie eist niet alleen eenmalige realiseerbaarheid, maar streeft naar conformiteit met betrekking tot aspecten als herhaalbaarheid, reproduceerbaarheid, uitwisselbaarheid, van zeer vele dimensies en kenmerken en het bewijs daarvan, voor het vertrouwen van zowel producenten als klanten. Dit is mogelijk door de
creatie van standaarden en meettechnieken.
Door de massaproduktie kan men zich zeer gemakkelijk realiseren dat het niet mogelijk is de
verschillende elementen van een onderdeel met conventionele methoden te meten. Daarom zullen andere apparaten, d.w.z. ijkmaten en
vergelijkers, uitvoerig worden bestudeerd. Verder is het ook niet raadzaam om alle onderdelen
in massaproductie te meten als ze uit automatische machines komen. Men zal zien dat de inspectie van
een paar onderdelen uit een grote partij voldoende is in het kader van de statistische kwaliteitscontrole, waarvan de
kennis tegenwoordig zeer essentieel is.
Wat de assemblage en montage van diverse onderdelen betreft, moet een of ander systeem van limieten en pasvormen worden gevolgd en we zullen de Indiase norm voor “Limits and Fits” bestuderen. Voor geassembleerde
producten in de vorm van machines is het essentieel dat de relatieve bewegingen van de verschillende machineonderdelen op de gewenste wijze plaatsvinden. Voor dit doel is de studie van uitlijningstests voor gereedschapsmachines zeer essentieel.
In de werkelijke productie vormt hoekmeting vaak een groot probleem en vormt het grondig
begrijpen ervan en de verschillende technieken die erbij komen kijken en de cirkelverdeling een
belangrijk onderdeel van de metrologie. Soms komen we verschillende metingen tegen die echt
heel typisch zijn en dit soort problemen kan gemakkelijk worden opgelost met behulp van enkele goniometrische
relaties. Dergelijke metingen zullen worden bestudeerd in het hoofdstuk Diverse metingen.
Het mag hier worden benadrukt dat de mens met verschillende instrumenten moet omgaan en dat gevoel’
een zeer belangrijke rol speelt. Opdat alle mensen met hetzelfde
instrument voor een onderdeel dezelfde aflezing krijgen, moet het instrument zodanig zijn ontworpen dat er steeds constante druk
wordt uitgeoefend tussen het onderdeel en het instrument. Ook moet het instrument zodanig worden vastgehouden dat het
gevoel dat in de hand aanwezig is, vrij is om een juiste beslissing te nemen. In universele machines wordt echter getracht menselijke fouten als gevolg van verschillende tast- en tastzintuigen te elimineren.
Goede machines en hun goede werking vereisen zeer goed afgewerkte oppervlakken en dus is
studie van de oppervlakteafwerking en verschillende methoden om deze kwantitatief te schatten zeer essentieel. Een
meest gebruikte instrument in de hand van een metroloog is de “meetklok”, die in detail
gescheiden zal worden bestudeerd. Het testen van meters en dynamische metingen verdienen ook de volle aandacht.
We zullen ook de schroefdraadmeting en tandwielmeting en
meters voor schroefdraad behandelen, aangezien dit de meest populaire onderdelen zijn die men tegenkomt in een werkplaats en
machines.
Een hoofdstuk is ook gewijd aan niet-destructief onderzoek van metalen en legeringen om vertrouwd
te raken met die methoden die het materiaal niet vernietigen en tegelijkertijd alle gewenste
eigenschappen controleren en de interne structuur van materialen op homogeniteit onderzoeken.
Er is een groot bewustzijn over kwaliteit en industrieën kiezen voor de benadering van Totaal
Kwaliteitsbeheer. Daarom zijn er hoofdstukken gewijd aan kwaliteitsborgingsprogramma’s en aan totale kwaliteitszorg met verwijzing naar ISO 9000. Er is ook een hoofdstuk gewijd aan Machine Vision
Systems.
In bredere zin is metrologie (de wetenschap en kunst van nauwkeurig meten, testen en
evalueren) de moederwetenschap voor technologische ontwikkeling. De vooruitgang in de industrie
hangt in hoge mate af van de kwaliteit en betrouwbaarheid van de maatnauwkeurigheid en de precisie
meting van andere fysische kenmerken.
1.1.1.

Legal Metrology.

Legal Metrology is dat deel van de metrologie dat zich bezighoudt met
meeteenheden, meetmethoden en de meetinstrumenten, in relatie tot de
wettelijke, technische en wettelijke eisen. Zij verzekert de veiligheid en de juiste nauwkeurigheid van
metingen. Het ontbreken van wetgeving met betrekking tot diverse maatregelen leidt tot grote onzekerheid.
Legale metrologie wordt geleid door een nationale organisatie, nl. de Nationale Dienst voor Wettelijke Metrologie, die tot doel heeft problemen op het gebied van de wettelijke metrologie in een bepaald land op te lossen. Haar taken
zijn te zorgen voor de instandhouding van de nationale normen en hun nauwkeurigheid te garanderen door vergelijking
met de internationale normen; en ook de secundaire normen van het land de nodige nauwkeurigheid te verlenen door vergelijking met de internationale normen.
De hedendaagse organisatie van de metrologie omvat een aantal internationale organisaties, t.w. (a) De Internationale Organisatie voor Gewichten en Maten: en (6) de Nationale Dienst voor Wettelijke Metrologie, die uiteindelijk tot doel heeft de uniformiteit van de metingen in de gehele wereld te handhaven.
De activiteiten van de dienst Wettelijke Metrologie zijn: controle (beproeving, verificatie, stand
ardisatie) van meetinstrumenten; beproeving van prototypen/modellen van meetinstrumenten ;
onderzoek van een meetinstrument om na te gaan of het voldoet aan de wettelijke eisen, enz.
Legal metrology has application in :
(i) Commercial transactions (net quantity)
(ii) Industrial measurements (proper control on accuracy of measurement, so as to ensure
interchangeability with a view to promoting mass production.
(iii) Measurements needed for ensuring public health and human safety.
Een nationale wet met betrekking tot legal metrology heeft betrekking op de volgende punten :
(i) Legal units of measurements. In 1976 heeft het Parlement een uitgebreide wet aangenomen, de
Standards of Weights and Measures Act 1976, om het Internationaal Stelsel van Eenheden (SI) vast te stellen,
om de interstatelijke handel in maten en gewichten te regelen, en om te voorzien in andere aangelegenheden die van belang zijn vanuit het oogpunt van consumentenbescherming.
(ii) fysieke presentatie van wettelijke eenheden ;
(Hi) hiërarchie van normen-de handhaving en bewaring ervan;
Nationale normen (Echelon-I)
Referentienormen (Echelon-II)
Secundaire normen (Echelon-Ill A)
Werknormen (Echelon-Ill B)
(iv) specificaties of technische voorschriften van meetinstrumenten voor wat betreft hun
metrologische en technische eisen ;
(v) metrologische controle op meetinstrumenten ; (modelgoedkeuring, eerste keuring, periodieke keuring, keuring na reparaties, controle op het gebruik van meetinstrumenten)
(vi) metrologische controle op voorverpakte goederen ;
(vii) controle op fabricage, reparatie en verkoop van meetinstrumenten ;
(viii) organisatie/dienst betrokken bij wettelijke metrologie ;
(ix) heffing en inning van vergoedingen ;
(x) sancties op overtredingen ;
(xi) opleiding van personeel.
1.1.2.

Deterministische metrologie.

Dit is een nieuwe filosofie waarbij meting van onderdelen wordt
vervangen door procesmeting. In de deterministische metrologie wordt ten volle profijt getrokken van de
deterministische aard van productiemachines (machines onder automatische besturing zijn volledig deter-
ministisch in hun prestaties) en worden alle fabricagesubsystemen geoptimaliseerd om de
deterministische prestaties binnen aanvaardbare kwaliteitsniveaus te houden. In deze wetenschap worden de systeemprocessen
bewaakt door temperatuur-, druk-, stromings-, kracht-, vibratie- en akoestische “vingerafdruk”-sensoren,
deze sensoren zijn snel en niet opdringerig. Nieuwe technieken zoals 3D-foutcompensatie door
CNC-systemen (Computer Numerical Control) en expertsystemen worden toegepast, hetgeen leidt tot volledig
adaptieve controle. Deze technologie wordt gebruikt voor zeer nauwkeurige productiemachines en
besturingssystemen om microtechnologie- en nanotechnologienauwkeurigheden te bereiken.