Amerykańska norma na suwmiarki – „ASME B89.1.14-2018 – Calipers” podejmuje w swojej treści kilka ciekawych zagadnień, których nie znajdziemy w ISO 13385-1, stanowiąc w ten sposób jej rozwinięcie czy też uzupełnienie zamiast suchego powielania standardu na rynek USA. Poza kwestiami oczywistymi, jak przełożenie dopuszczalnych błędów na cale, bardzo ciekawy i warty przybliżenia jest załącznik C: niepewność wzorcowania suwmiarki.

Na wstępie za dokumentem uprzedzam, że przyjęta metodyka dotyczy szacowania niepewności wzorcowania suwmiarki w laboratorium i nie jest właściwa do stosowania w pomiarach produkcyjnych detali.

Przypominam też od siebie, że nie ma jednej i tylko jednej metody szacowania niepewności pomiaru. Każde laboratorium powinno zrobić to samodzielnie, bazując na wytycznych aktualnych przewodników – po więcej odsyłam tutaj.

Dlaczego jednak poświęcam temu zagadnieniu osobny artykuł? Zaznaczam, że nie chodzi mi o polemikę z podejściem czy autorami, ale o spojrzenie z zaciekawieniem;)

Źródła i budżet niepewności

W sekcji związanej z określaniem źródeł niepewności niespodzianek nie ma. Wymieniono powszechnie przyjmowane składniki takie jak: ograniczona rozdzielczość, błąd powtarzalności, odkształcenia, wpływ temperatury itp. Klasyka. Zaznaczono, że w zależności od uznanych za wpływające składników budżety, a co za tym idzie i wartości niepewności mogą się różnić.

Metodyka

Przyjęta w normie metodyka zmierza do weryfikacji zdolności urządzenia pomiarowego i ma na celu wyznaczenie błędu wskazania oraz powtarzalności (niewynikającej z operatora a z samego urządzenia) w oparciu o precyzyjnie określony menzurand. Z tego powodu w budżecie niepewności nie uwzględniono:

• błędu powtarzalności wskazań
• wpływu ograniczonej rozdzielczości

Uzasadnienie autorów w luźnym przekładzie:

Ponieważ w warunkach laboratoryjnych wzorcowanie wykonywane jest przez odpowiednio przeszkolonego operatora uznano, że jego wpływ nie zostaje uwzględniony w niepewności, a zamiast tego wykazany w znalezionych błędach…

Jest to o tyle ciekawe, że tradycyjnie składniki te do budżetu trafiały i ograniczona zdolność operatora była wykazywana także przy wzorcowaniu. Niewątpliwą zaletą klasycznego podejścia jest moim zdaniem to, że mniejszy dystans dzieli wtedy wartość niepewności uzyskaną przy wzorcowaniu od wartości niepewności w pomiarach.

Budżet niepewności

W związku z przyjęciem rzeczonego podejścia budżet niepewności uległ znacznemu skróceniu i zawarto w nim następujące składowe:

• błąd wzorca – tolerancja wzorca – płytek wzorcowych, w przykładzie 0,4 µm dla klasy 0
• niepewność ze współczynnika rozszerzalności cieplnej suwmiarki
• niepewność ze współczynnika rozszerzalności cieplnej płytek wzorcowych
• różnice między przyjętymi a rzeczywistymi CTE (coefficient of thermal expansion)
• różnica temperatur wzorca i suwmiarki

Kto temat zna i niejedną niepewność policzył, ten domyśla się, że wartości uzyskane w ten sposób będą kosmicznie niskie, przynajmniej w odniesieniu do suwmiarki:

I takie też są: rozszerzona niepewność wzorcowania suwmiarki: 1,2 µm. W zależności od przyjętej przez laboratorium metody raczej spotkamy się z wartościami od 10 µm w górę, a więc dziesięciokrotnie większymi. Co z tego wynika? Wielkość niepewności pomiaru jest najważniejszym elementem wpływającym na zdolność oceny o zgodności. I tak stosując regułę 25% czy też 1:4, którą i omawiana norma przytacza okazuje się, że w podejściu ASME możemy dopuścić znacznie więcej suwmiarek jako zgodne niż stosując podejście uwzględniające wpływ operatora we wzorcowaniu…

Na koniec

Omawiam przytoczone w dokumencie ASME podejście nie po to aby je krytykować bądź polecać. Wskazuje ono jednak na ciekawą argumentację, którą – jeżeli potrafimy wykazać i obronić (najlepiej eksperymentalnie) u siebie, możemy wykorzystać do poprawy efektywności własnych wzorcowań. Tak jak zalecam na szkoleniach: niepewność policzona jest dobrze wtedy, gdy umiemy ją obronić i jest oparta o rzeczywistość zamiast o czysto akademickie dyskusje (oczywiście z gwiazdką, niekiedy i analizy na takim poziomie są zasadne i konieczne).

Jeśli niepewność pomiaru zawitała już do Ciebie i chciałbyś nauczyć się liczyć ją i wykorzystywać w sposób zrozumiały i efektywny – napisz do mnie.