Метрологическое обеспечение контроля качества продукции

Поиск истины важнее,

чем обладание истиной

А. Эйнштейн

При высоких темпах производства, сложности выпускаемой про­дукции, атакже возросшей требовательности потребителя актуаль­ными становятся повышение технической оснащенности контро­ля, внедрение автоматических методов контроля.

Метрология — наука об измерениях физических величин, ме­тодах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Задачи метрологического обеспечения в процессе управления качеством продукции:

—создание и применение эталонов единиц физических величин;

—определение и уточнение физических констант и физико-химических свойств веществ и материалов;

—создание и выпуск образцовых средств измерений (СИ);

— разработка и применение стандартных методов, средств и схем проверки измерительных приборов; проведению государ­ственных испытаний разработанных и импортируемых средств измерений;

— государственный надзор и ведомственный контроль за со­стоянием и применением средств измерений.

Метрологические правила и нормы точности измерения по­казателей качества продукции определяются разработчиком про­дукции и должны быть обязательными для изготовителя и потре­бителя продукции.

Измерение показателя качества выполняют опытным путем с помощью технических средств. В результате измерения получают числовое значение показателя качества

Q = qxU,

где q — числовое значение показателя качества; U— единица фи­зической величины, в которой выражается данный показатель качества.

Значение показателя качества Q, полученное в результате из­мерения, называют действительным. В ряде случаев нет необходи­мости определять действительное значение показателя качества, например при оценке соответствия числового значения показате­ля качества установленному допуску. При этом достаточно опреде­лить принадлежность значения показателя качества заданному техническому допуску

Qа71, или Q<tT₄

Примером элементов технической оснащенности контроля качества продукции являются измерительные средства такие, как калибры, шаблоны.

Нормативно-правовой основой метрологического обеспечения точности измерений в ходе контроля качества продукции является государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Основными нормативно-правовыми документами, регламенти­рующими ее деятельность являются:

— Федеральный Закон "Обеспечение единства измерений" от 26.06.2008 № 102-ФЗ с изменениями от 18.07.2011;

— Федеральный Закон "О техническом регулировании" от 27.12.2002 № 184-ФЗ с изменениями от 2005-2012 гг.;

— Постановления Правительства РФ от 02.10.2009 № 780 "Об особенностях обеспечения единства измерений при осуществлении деятельности в области обороны и безопасности РФ";

— Постановления Правительства РФ от 31.10.2009 № 879 "Об единицах величин, допускаемых к применению в РФ";

— Постановления Правительства РФ от 20.04.2010 № 250 "О перечне средств измерений, поверка которых осуществляется только аккредитованными ГРЦМ" (срок введения 01.01.2013);

— Постановления Правительства РФ от 23.09.2010 № 734 "Об эталонах единиц величин, используемых в СТРОЕМ";

— Постановления Правительства РФ от 6.04.2011 № 734 "Об осуществлении государственного метрологического надзора";

— Указ Президента РФ от 2.01.2011 № 21 "О государственном метрологическом надзоре в области обороны и безопасности".

К нормативно-техническим документам государственной си­стемы измерений относятся основные национальные стандарты:

— ГОСТ 8.417—2002 ГСИ. Единицы физических величин;

— ГОСТ Р 8.563—96 ГСИ. Методики выполнения измерений;

— ГОСТ Р 8.568—97 ГСИ. Аттестация испытательного обору­дования.

Цели ГСИ:

— установление правовых основ обеспечения единства изме­
рений в РФ;

— защита прав и законных интересов граждан, общества и го­сударства от отрицательных последствий недостоверных результа­тов измерений;

—обеспечение потребности граждан, общества и государства в объективных, достоверных и сопоставимых результатах измере­ний, используемых в целях защиты жизни и здоровья граждан, охраны окружающей среды, животного и растительного мира;

—обеспечение обороны и безопасности государства, в том числе экономической безопасности;

—содействие развитию экономики РФ и научно-техническому прогрессу.

Основные объекты стандартизации

в области метрологического обеспечения:

—термины и определения;

—единицы и шкалы величин;

—эталоны единиц величин и поверочные схемы;

—методы, средства и условия передачи размера единиц вели­чин, а также измерений параметров и технических характеристик продукции;

—требования на разработку, общие технические требования, включая нормируемые метрологические характеристики, и методы испытаний СИ;

—нормы точности измерений;

—методики измерений, порядок их разработки и аттестации;

—порядок и способы выбора СИ;

—способы выражения, обработки и формы представления результатов измерений;

—методы нормирования и оценки (расчета) показателей точ­ности измерений и метрологических характеристик СИ и измери­тельных каналов;

—требования к стандартным образцам состава и свойств ве­ществ и материалов;

—организация и порядок проведения испытаний и утвержде­ния типа, поверки СИ, экспертизы и аттестации данных о физи­ческих константах и свойствах веществ и материалов;

—организация и содержание работ по метрологическому обе­спечению на различных стадиях жизненного цикла продукции;

—порядок аккредитации метрологических служб юридических лиц на право поверки СИ и аттестации поверителей СИ;

—порядок лицензирования деятельности юридических и фи­зических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату (реа­лизации) СИ;

—требования к метрологическому обеспечению, организация и порядок проведения метрологической экспертизы и военно-метрологического сопровождения создания продукции;

—порядок осуществления метрологического надзора за вы­пуском, состоянием и применением СИ, аттестованными МВИ, эталонами, соблюдением метрологических правил и норм при создании, эксплуатации и ремонте продукции;

—требования к государственным центрам испытаний СИ и порядок их аккредитации.

В соответствии с рекомендациями XI Генеральной конферен­ции по мерам и весам в 1960 г. принята Международная система единиц (СИ), на основе которой для обязательного применения разработан ГОСТ 8.417-81, который введен в действие с 01.01.1980.

Основными единицами физических величин с СИ являются:

длины — метр (м);

массы — килограмм (кг);

времени — секунды (с);

силы электрического тока — ампер (А);

термодинамической температуры — кельвин (К);

силы света — кандела (ка);

количества вещества — моль (моль).

Дополнительные единицы СИ:

радиан (рад);

стерадиан (ср), для измерения плоского и телесного углов со­ответственно.

Производственные единицы СИ получены из основных с по­мощью уровней связи между физическими величинами.

Так, единицей силы является Ньютон — 1 Н, давления — Па­скаль — 1 Па и т. д.

■■

В СИ для обозначения десятичных кратных (умноженных на 10 в положительной степени) и дольных (умноженных на 10 в от­рицательной степени) приняты следующие приставки:

экса(Э) —	10»
пета (П) —	1015;
тера (Т) —	10 |2;
гига(Г) —	109;
мега (М) —	106;
кило(к)—	т
гекто (г) —	102;

дека (да) — 101;

деци (д) — 10-санти (с) — Ю^-2. милли (м) — 10^-3 микро (мк) — Ю^-6 нано (н) - 10-9 пико(п)— Ю-¹²; фемто(ф)- Ю-¹⁵; атто(а)- Ю-'». В соответствии с СИ тысячная доля миллиметра (микрометр) 0,001 мм = 1 мкм.

Единство измерений в стране обеспечивается государственной метрологической службой, метрологическими службами мини­стерств и ведомств. Единство измерений основано на опережающем развитии эталонной базы и коренном улучшении системы пере­дачи размеров единиц и измерений от государственных эталонов единиц физических величин всем рабочим средствам измерений через соответствующие образцовые средства.

На сегодняшний день наша страна располагает более 140 ком­плексов государственных эталонов единиц физических величин. Техническую базу метрологической службы образуют 3500 ти­пов образцовых средств измерений и вспомогательного повероч­ного оборудования и более 30 типов передвижных поверочных лабораторий и специальных автотранспортных средств.

Технические средства, используемые при измерениях и имею­щие нормированные метрологические свойства, называют сред­ствами измерений. К ним относятся:

— эталоны;

— меры;

— образцовые средства измерений;

— рабочие средства.

Эталоны — средства измерений, официально утвержденные и обеспечивающие воспроизведение и хранение единицы физиче-

ской величины с целью передачи ее размера нижестоящим по по­верочной схеме средствам измерений.

Меры — средства измерений, предназначенные для воспроиз­ведения заданного размера физической величины. В технике часто ^ используют наборы мер, например, гирь, плоскопараллельных концевых мер длины (плиток), конденсаторов и т. д.

Образцовые средства измерений — меры, измерительные при­боры или преобразователи, утвержденные в качестве образцовых для поверки по ним других средств измерений.

Рабочие средства применяются для измерений, не связанных с передачей размера единиц.

Порядок передачи размера единиц физической величины от эталона или образцового исходного средства к средствам более низких разрядов (вплоть до рабочих) устанавл ивают в соответствии с поверочной схемой. По одной из поверочных схем передача еди­ницы длины путем последовательного лабораторного сличения и поверок производится от рабочего эталона к образцовым мерам высшего разряда, от них образцовым мерам низших разрядов, а от последних к рабочим средствам измерения (оптиметрам, измери­тельным машинам, контрольным автоматам и т. п.).

При прямых измерениях значения физической величины на­ходят из опытных данных, при косвенных — на основании извест­ной зависимости от величин, подвергаемых прямым измерениям. Так диаметр детали можно непосредственно измерить как рас­стояние между диаметрально противоположными точками (прямое измерение) либо определить из зависимости, связывающей этот диаметр, длину дуги и стягивающую ее хорду, измерив непосред­ственно последние величины (косвенное измерение).

Абсолютные измерения основаны на прямых измерениях, основных величин и использовании значений физических констант (например, измерение длины штангенциркулем).

При относительных измерениях величину сравнивают с одно­именной, играющей роль единицы или принятой за исходную. Примером относительного измерения является измерение диа­метра вращающейся детали по числу оборотов соприкасающегося с ней аттестованного ролика.

Методы измерения

При методе непосредственной оценки значение физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора прямого действия (например, измерение давления пру­жинным манометром).

При методе сравнения с мерой измеряемую величину сравни­вают с мерой. Например, с помощью гирь уравновешивают на рычажных весах измеряемую массу детали. Разновидностью мето­да сравнения с мерой является метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, позволяющий установить соотношение между этими величинами (например, из­мерение сопротивления по мостовой схеме с включением в диа­гональ моста показывающего прибора).

При дифференциальном методе измеряемую величину сравни­ваю!' с известной величиной, воспроизводимой мерой. Этим ме­тодом. например, определяют отклонение контролируемого диа­метра детали на оптиметре после его настройки на ноль по блоку концевых мер длины.

Нулевой метод является также разновидностью метода сравне­ния с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Подобным методом измеряют электрическое сопротивление по схеме моста с полным его уравновешиванием.

При методе совпадений раз! юсть между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя со­впадения отметок шкал или периодических сигналов (например, при измерении штангенциркулем используют совпадение отметок основной и нониусной шкал).

Поэлементный метод характеризуется измерением каждого параметра изделия в отдельности (например, эксцентриситета, овальности, огранки цилиндрического вала).

Комплексный метод характеризуется измерением суммарного показателя качества, на который оказывают влияние отдельные его составляющие (например, измерение радиального биения цилин-

дрическои детали, на которое влияют эксцентриситет, овальность и др.; контроль положения по предельным контурам и т. п.).

Погрешность измерения

Под погрешностью измерения понимают отклонение резуль­тата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Под абсолютной погрешностью измерения понимают раз­ность между значением величины, полученным при измерении, и ее истинным значением, выражаемая в единицах измеряемой величины.

Под относительной погрешностью измерения понимают от­ношение абсолютной погрешности измерения к истинному значе­нию измеряемой величины.

Систематической погрешностью измерения является состав­ляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определенному закону при повторных измере­ниях одной и той же величины.

Случайная погрешность — составляющая погрешности из­мерения, изменяющаяся при этих условиях случайным образом.

В зависимости от причины возникновения различают виды погрешностей: инструментальная погрешность; погрешность ме­тода измерения; погрешность настройки; погрешность отсчиты-вания; погрешность поверки.

Инструментальная погрешность является составляющей по­грешности измерения и зависит от погрешностей применяемых средств (качества их изготовления).

Погрешность метода измерения является составляющей по­грешности измерения, вызванной несовершенством метода из­мерений.

Погрешность настройки является составляющей погрешности измерения, возникающей из-за несовершенства осуществления процесса настройки.

Погрешность отсчитывания является составляющей погреш­ности измерения, вызванной недостаточно точным отсчитывани-ем показаний средств измерений.

Погрешность поверки является погрешностью измерений при поверке средств измерений.

Таким образом, в зависимости от способа выявления следует различать поэлементные (составляющие) и суммарные погреш­ности измерения.

Обобщенной характеристикой средства измерений, опреде­ляемой пределами погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность измерений, является класс точности сред­ства измерений, определяемый по ГОСТ 8.401-80. Класс точности характеризует свойства средства измерения, но не является пока­зателем точности выполненных измерений, поскольку при опреде­лении погрешности измерения необходимо учитывать погрешно­сти метода, настройки и др.