1.1
Cuvântul metrologie are o tradiție îndelungată și provine din cuvântul grecesc pentru măsură.
Este binecunoscută zicala conform căreia cunoștințele despre orice lucru sunt complete numai atunci când acesta poate fi exprimat
în numere și se știe ceva despre el. Astfel, pentru fiecare tip de mărime măsurată, trebuie
să existe o unitate care să o măsoare și să o exprime în numere din acea unitate. Mai mult, pentru ca această unitate să fie
urmată de toți și nu de unul singur care face măsurătorile, trebuie să existe un etalon universal
și să fie standardizate diferitele unități pentru diverși parametri de importanță. Cel mai important
parametru în metrologie este „lungimea”, care poate fi măsurată în mai multe forme și în mai multe moduri.
Măsurătorile joacă un rol vital în orice domeniu de cercetare, iar progresul științific și
tehnologic actual a rezultat din progresul în domeniul măsurătorilor. În general,
măsurătorile sunt efectuate pentru a ne spori cunoștințele și înțelegerea lumii în vederea
conducerii unei vieți mai bune. Știința măsurătorilor este vitală pentru comerț și schimburi comerciale și reprezintă baza științei și tehnologiei moderne
.
În metrologie, care literalmente este știința măsurătorilor, trebuie să mergem cu un pas înainte
și să ne preocupăm și de corectitudinea măsurătorilor. Trebuie să vedem dacă rezultatul
este dat cu suficientă corectitudine și acuratețe pentru o anumită nevoie sau nu. Astfel, suntem
în primul rând preocupați de metodele de măsurare bazate pe unități și standarde convenite. Metrologia
se ocupă, așadar, de stabilirea, reproducerea, conservarea și transferul unităților de
măsurare și a standardelor acestora. Practica metrologiei implică măsurători precise
care necesită utilizarea de aparate și echipamente (instrumente și accesorii necesare) pentru a permite obținerea gradului de precizie
necesar.
Metrologia, știința măsurărilor, include toate aspectele atât teoretice, cât și practice
cu referire la măsurări, indiferent de incertitudinea acestora, și în orice domeniu al științei sau al
tehnologiei în care apar. Astfel, metrologia este, de asemenea, știința măsurătorilor asociată cu
evaluarea incertitudinii sale. Este important să se înțeleagă că doar a măsura nu este specificitatea
metrologiei, ci esența metrologiei constă în validarea rezultatului, în special prin specificarea
limitărilor sale reale. Metrologia nu se limitează doar la etaloanele de lungime și de masă, ci și la alți
parametri din sectoare de interes social, cum ar fi sănătatea, siguranța și protecția mediului.
Să stăpânești știința măsurării este o condiție prealabilă pentru progresul științei însăși.
Producția industrială și multe domenii ale vieții necesită o activitate la un înalt nivel științific și tehnic
la care orice progres realizat trebuie să fie realizat prin progresul în metrologie. Automatizarea
din ce în ce mai mare a producției necesită cel mai înalt nivel de precizie. Trebuie să ne amintim
faimoasa zicală conform căreia cunoștințele omului despre natură, despre univers și despre cum să adapteze natura la scopurile sale
avansează în același ritm cu capacitatea sa de a măsura cu precizie.
Metrologul trebuie să înțeleagă principiile care stau la bază pentru a putea proiecta și dezvolta
instrumente noi și, de asemenea, pentru a utiliza în cel mai bun mod instrumentele disponibile. Prin urmare, metrologia se ocupă
de asemenea, de metodele, execuția și estimarea preciziei măsurătorilor; de
instrumentele de măsurare și de inspectori. Standardele actuale de precizie și fiabilitate sunt atât de ridicate
încât instinctele și simțurile de bază ale omului sunt inadecvate pentru a le face față’. În acest scop, trebuie să se utilizeze
instrumentele de măsurare de precizie și diverse tipuri de calibre și comparatoare convenționale și sofisticate
.
Atunci, se poate spune că metrologia se ocupă în principal de (i) stabilirea unităților de
măsurare, reproducerea acestor unități sub formă de etaloane și asigurarea uniformității măsurătorilor
, (ii) dezvoltarea metodelor de măsurare, {Hi) analiza preciziei metodelor de
măsurare, stabilirea incertitudinii de măsurare, cercetarea cauzelor erorilor de măsurare
și eliminarea acestora.
În sens mai larg, metrologia nu se limitează la măsurarea lungimilor, ci se ocupă
de asemenea, de inspecția industrială și de diferitele sale tehnici. Datorită marii revoluții industriale și a marilor
avansuri, inspecția industrială nu mai înseamnă doar îndeplinirea specificațiilor stabilite
de către producători. Mai degrabă, inspecția, în adevăratul sens al cuvântului, se referă la verificarea unui
produs în diferite stadii ale fabricării sale, de la forma de materie primă până la produsele finite
și chiar la piesele asamblate sub formă de mașini, de asemenea. Inspecția se realizează cu ajutorul calibrelor
și metrologul se ocupă îndeaproape de proiectarea, fabricarea și testarea calibrelor
de toate tipurile. Metrologia dinamică se ocupă cu măsurarea micilor variații de natură continuă.
Știința măsurării s-a dezvoltat astăzi până la echipamente acționate și controlate electronic,
sisteme asistate de calculator pentru monitorizare on-line, instrumente opto-mecanice, bazate pe laser și fibră optică, etc.
În ceea ce privește măsurarea lungimilor (controlul dimensional), ne vom ocupa de măsurători liniare de non-
precizie și de precizie și vom studia diferitele instrumente utilizate în acest
scop. Standardizarea diferitelor unități este, de asemenea, importantă și vom studia care sunt
diferitele standarde pentru măsurători liniare și cum se încearcă păstrarea și menținerea
acestor standarde. Vom vedea, de asemenea, cum standardul undelor luminoase ne ajută să eliminăm standardele materiale
. Pentru măsurători foarte precise, metodele bazate pe fenomenele de interferență a undelor luminoase
vor constitui, de asemenea, un capitol separat.
Activitățile metrologice pornesc de la stabilirea standardelor de măsurare, aprecierea
diferitelor parametrii fizici, inclusiv a dimensiunilor, dezvoltarea instrumentelor și
tehnicilor de măsurare și calibrarea echipamentelor de testare și măsurare. Toate acestea sunt esențiale pentru o măsurare corectă
operativă pentru calitate și pentru produsele și serviciile furnizate de industrie. Industria de astăzi
a actuală cere nu numai o realizabilitate o singură dată, ci urmărește o conformitate care să implice aspecte precum
aspecte precum repetabilitatea, reproductibilitatea, interschimbabilitatea, a foarte multor dimensiuni și carac-
teristici și dovada acestora, pentru încrederea atât a producătorilor, cât și a clienților. Acest lucru este posibil prin
crearea de standarde și tehnici de măsurare.
Datorită producției în masă, se poate realiza foarte ușor că nu este posibil să se măsoare
diferitele elemente ale unei componente prin metode convenționale. Astfel, vor fi studiate în detaliu alte dispozitive, respectiv calibre și
comparatoare. În plus, nici nu este recomandabil să se măsoare toate componentele
în producția de masă dacă acestea ies din mașini automate. Se va vedea că inspectarea câtorva componente dintr-un lot mare este suficientă în cadrul studiului de control statistic al calității, a cărui cunoaștere este esențială în zilele noastre.
În ceea ce privește asamblarea și montarea diferitelor componente, trebuie să se respecte un sistem de limite și ajustări, iar noi vom studia standardul indian pentru „Limite și ajustări”. Pentru produsele asamblate
sub formă de mașină, este esențial ca mișcările relative ale diferitelor părți ale mașinii
să aibă loc într-un mod dorit. În acest scop, studiul testelor de aliniere a mașinilor-unelte este foarte esențial.
De multe ori, în producția reală, măsurarea unghiurilor reprezintă o mare problemă, iar înțelegerea temeinică a acestora și diferitele tehnici implicate în acest sens, precum și diviziunea circulară, constituie o parte importantă a metrologiei. Uneori întâlnim diverse măsurători care sunt cu adevărat
foarte tipice și problemele de acest tip pot fi rezolvate cu ușurință cu ajutorul unor relații trigonometrice
. Astfel de măsurători vor fi studiate în capitolul Măsurători diverse.
Se poate sublinia aici faptul că omul trebuie să mânuiască diverse instrumente și simțul pipăitului’
jucă un rol foarte important. Pentru ca toți oamenii să obțină aceleași citiri pentru o componentă cu același
instrument, instrumentul ar trebui să fie proiectat astfel încât între componentă și instrument să se aplice întotdeauna o presiune constantă
. De asemenea, instrumentul trebuie să fie ținut în așa fel încât
sensul de „pipăit” prezent în mână să fie liber pentru a da o decizie corectă. Cu toate acestea, în cazul mașinilor universale, se face o
încercare de a elimina erorile umane datorate simțurilor diferite de atingere și pipăit.
Mașinile bune și funcționarea lor corectă necesită suprafețe cu un finisaj foarte bun și astfel
studiul finisajului de suprafață și diferitele metode de estimare cantitativă a acestuia sunt foarte esențiale. Un
instrument cel mai frecvent utilizat în mâna metrologului este „indicatorul cu cadran”, care va fi studiat în detaliu
separat. Testarea calibrelor și măsurătorile dinamice merită, de asemenea, o atenție deplină.
Ne vom ocupa, de asemenea, de măsurarea filetelor de șuruburi și de măsurarea angrenajelor și
de măsuratori pentru filetele de șuruburi, deoarece acestea sunt cele mai populare piese pe care le întâlnim într-un atelier și
mașini.
Un capitol este, de asemenea, dedicat încercărilor nedistructive ale metalelor și aliajelor pentru a ne familiariza
cu acele metode care nu distrug materialul și, în același timp, verifică toate proprietățile dorite
și examinează structura internă a materialelor pentru omogenitate.
Există o mare conștientizare cu privire la calitate și industriile adoptă abordarea managementului calității totale
. Capitolele au fost astfel dedicate programelor de asigurare a calității și
Managementului calității totale cu referire la ISO 9000. Un capitol este, de asemenea, dedicat sistemelor de viziune artificială
.
În sens mai larg, metrologia (știința și arta măsurării, testării și
evaluării de precizie) este știința mamă pentru dezvoltarea tehnologică. Progresele din industrie
depinde, în mare măsură, de calitatea și fiabilitatea acurateței dimensionale și de precizia
măsurării altor caracteristici fizice.
1.1.1.1.

Metrologia legală.

Metrologia legală este acea parte a metrologiei care tratează unitățile de
măsurare, metodele de măsurare și instrumentele de măsurare, în raport cu cerințele
statutale, tehnice și legale. Ea asigură securitatea și acuratețea corespunzătoare a
măsurărilor. Lipsa unei legislații cu privire la diferite măsuri va conduce la o mare incertitudine.
Metrologia legală este dirijată de o organizație națională, și anume Serviciul Național de
Metrologie Legală, al cărui obiect de activitate este rezolvarea problemelor de metrologie legală într-o anumită țară. Funcțiile sale
sunt de a asigura conservarea etaloanelor naționale și de a garanta acuratețea lor prin comparație
cu etaloanele internaționale ; și, de asemenea, de a conferi acuratețea corespunzătoare etaloanelor secundare ale
țării prin comparație cu etaloanele internaționale.
Organizarea contemporană a metrologiei include un număr de organizații internaționale
, și anume: (a) Organizația Internațională a Greutăților și Măsurilor : și (6) Serviciul Național
de Metrologie Legală al cărui obiect final este de a menține uniformitatea măsurătorilor în întreaga
lume.
Activitățile serviciului de Metrologie Legală sunt : controlul (testare, verificare, stand-
ardizare) mijloacelor de măsurare ; testarea prototipurilor/modelelor mijloacelor de măsurare ;
examinarea unui mijloc de măsurare pentru a verifica conformitatea acestuia cu cerințele legale, etc.
Metrologia legală are aplicabilitate în :
(i) Tranzacții comerciale (cantitate netă)
(ii) Măsurări industriale (control adecvat asupra preciziei măsurătorilor, astfel încât să se asigure
interschimbabilitatea în vederea promovării producției de masă.
(iii) Măsurări necesare pentru asigurarea sănătății publice și a siguranței umane.
O legislație națională referitoare la metrologia legală acoperă următoarele puncte :
(i) Unități legale de măsură. În 1976, Parlamentul a promulgat o lege cuprinzătoare, Legea din 1976 privind standardele de greutăți și măsuri, pentru a stabili Sistemul Internațional de Unități (SI),
pentru a reglementa schimburile sau comerțul interstatal în ceea ce privește greutățile și măsurile și pentru a prevedea alte aspecte
importante din punctul de vedere al protecției consumatorilor.
(ii) prezentarea fizică a unităților legale ;
(Hi) ierarhia standardelor – menținerea și păstrarea acestora;
Normele naționale (Echelon-I)
Normele de referință (Echelon-II)
Normele secundare (Echelon-Ill A)
Normele de lucru (Echelon-Ill B)
(iv) specificațiile sau reglementările tehnice ale mijloacelor de măsurare în ceea ce privește
cerințele metrologice și tehnice ale acestora ;
(v) controlul metrologic asupra mijloacelor de măsurare ; (aprobarea modelului, verificarea inițială,
verificarea periodică ; verificarea după reparații, inspecția utilizării mijloacelor de măsurare)
(vi) controlul metrologic asupra produselor preambalate ;
(vii) controlul asupra fabricării, reparării și vânzării mijloacelor de măsurare ;
(viii) organizarea/serviciul care se ocupă cu metrologia legală ;
(ix) perceperea și încasarea taxelor ;
(x) sancțiunile pentru contravenții ;
(xi) formarea personalului.
1.1.2.

Metrologia deterministă.

Este o nouă filozofie în care măsurarea pieselor este
înlocuită de măsurarea proceselor. În metrologia deterministă, se profită pe deplin de natura
deterministă a mașinilor de producție (mașinile aflate sub control automat sunt total deter-
ministe în ceea ce privește performanța) și toate subsistemele de fabricație sunt optimizate pentru a menține performanța
deterministă în cadrul unor niveluri de calitate acceptabile. În această știință, procesele sistemului
sunt monitorizate prin senzori de temperatură, presiune, debit, forță, vibrații, vibrații, senzori acustici de „amprentă digitală”,
aceste senzori fiind rapizi și neintruzivi. Se aplică tehnica nouă, cum ar fi compensarea erorilor 3D prin
CNC (Computer Numerical Control) și sisteme expert, ceea ce duce la un control complet
adaptiv. Această tehnologie este utilizată pentru mașinile de fabricație de foarte mare precizie și
sistemele de control pentru a obține precizii de microtehnologie și nanotehnologie.