Hur kan osäkerhetsbudgeten förbättra mätningens noggrannhet?

För att kunna exakt beskriva osäkerheten i en mätning är det inte tillräckligt att bara känna till de individuella osäkerheterna för varje parameter i en beräkning. Det är ofta mer användbart att sammanställa alla dessa osäkerheter i en så kallad "osäkerhetsbudget", som ger en mer överskådlig och organiserad bild av mätningens osäkerheter och deras påverkan på resultatet.

För exempelvis en gängmätning kan en sådan osäkerhetsbudget visa att den största källan till osäkerhet är den som kommer från "steget" (P). Om man vill minska den totala osäkerheten bör denna parameter vara den första att förbättras, till exempel genom att göra direkta mätningar eller genom att definiera en förenklad modell för gängdiametern, där man förbigår osäkerheten i P och får en mindre osäkerhet i resultatet.

Vid osäkerheter som kommer från typ A med få frihetsgrader, kan det vara nödvändigt att använda en högre täckningsfaktor än 2. För dessa situationer kan man beräkna effektiva frihetsgrader, som sedan kan användas för att hitta det lämpligaste t-värdet för en t-fördelning. Detta görs med hjälp av Welch-Satterthwaite ekvation, där man tar hänsyn till både osäkerheterna och deras respektive frihetsgrader.

En annan metod som kan användas för att analysera osäkerheter är Monte-Carlo-simuleringar. Denna metod innebär att man simulerar flera olika scenarier genom att skapa slumpmässiga variationer av de indata som ingår i modellen. Genom att simulera ett stort antal resultat (k simuleringar) kan man få en fördelning av resultatet, vilket gör det möjligt att beräkna konfidensintervall och andra statistiska mått. Metoden ger också en mer detaljerad bild av hur osäkerheterna i olika variabler påverkar det slutliga resultatet, särskilt när osäkerheterna inte är lika fördelade eller följer en normalfördelning.

En typisk användning av Monte-Carlo-metoden inom osäkerhetsanalys kan vara att beräkna hur olika osäkerheter påverkar en mätning av gängdiametern. Genom att använda olika slumpmässiga värden för mätningar av de ingående parametrarna kan man få en fördelning av resultatet och därigenom uppskatta både den standardmässiga osäkerheten och konfidensintervallen på ett mer exakt sätt än vad som annars skulle vara möjligt med traditionella metoder.

Det är också viktigt att förstå att varje metod för att beräkna osäkerheter, oavsett om det är genom direkta derivator, osäkerhetsbudgetar eller Monte-Carlo-simuleringar, har sina egna fördelar och begränsningar. Därför kan det vara nödvändigt att kombinera flera olika tekniker för att få en fullständig och korrekt bild av osäkerheten i en mätning. Genom att noggrant analysera varje steg i osäkerhetsanalysen och förstå hur olika källor till osäkerhet samverkar, kan man få ett mer tillförlitligt och exakt resultat.

Hur fungerar mätmikroskop och profilprojektorer inom dimensionsmätning?

Mätmikroskopet är ett av de mest precisa verktygen inom dimensionell mätteknik och används för att mäta olika objekt med hög noggrannhet. Mikroskopet är vanligtvis fäst på en av maskinens axlar ovanför mätbordet, där två axlar bestämmer mätplanet i vilket arbetsstycket kan förflyttas. Mikroskopet kan justeras i den vertikala z-riktningen för fokusering och kan även tiltas över en liten vinkel, vilket är viktigt vid mätning av gängor. Det finns ett stort antal mätalternativ för 2D-mätningar, inklusive längd, vinkel, koordinater, gängor och profiljämförelser, till exempel för kugghjul.

Mätningen utförs genom att registrera arbetsstyckets punkter i koordinatpar (x, y) med hjälp av mikroskop eller kamera. För att observera arbetsstyckets punkter krävs det att objektet är belyst, vilket kan göras på olika sätt: genom belysning från toppen (genom linsen), från botten eller från sidan. Beroende på ljuskällans placering kan en ljus- eller skuggbild av objektet skapas. Vid mätning genom mikroskopet placeras en mätpunkt i mikroskopets synfält, och med hjälp av mätöepiskan, som kan innehålla optiska hjälpmedel som referenser, justeras den noggrant i förhållande till en referens, till exempel korslinjer, som också är synliga i okularen. Koordinatvärdena (x, y) bestäms genom att läsa de linjära mätsystemen för båda axlarna.

Vid mätning uppstår ofta ett problem: arbetsstyckets nollpunkt stämmer sällan överens med maskinens nollpunkt, och arbetsstyckets axlar är inte alltid parallella med koordinataxlarna. Detta innebär att de önskade dimensionerna inte kan bestämmas direkt. För att lösa detta krävs koordinattransformationer, där de mätpunkter som definieras i maskinens koordinatsystem måste omvandlas till arbetsstyckets koordinatsystem. För att förenkla detta kan arbetsstycket mekaniskt justeras så att det är parallellt med koordinataxlarna och att koordinaterna sammanfaller. Detta gör att dimensionerna kan beräknas från mätpunkterna.

Mätmikroskopen har blivit mer automatiserade genom användning av datorer som kopplas till mätsystemen. Detta möjliggör inte bara automatisk mätning utan även nödvändiga beräkningar och transformationer. Vanliga funktioner i sådan mjukvara inkluderar beräknad justering av arbetsstycket (transformering), beräkning av linjer eller andra funktioner baserade på mätpunkter, beräkning av vinklar mellan linjer, bestämning av cirklar genom mätpunkter och beräkning av olika skärningar mellan cirklar och linjer.

När mätaxlarna är CNC-styrda (dvs. att positioneringen av x-y-bordet sker via dator) kan liknande arbetsstycken mätas helt automatiskt efter att de önskade mätpunkterna programmerats för ett arbetsstycke. Kamerasystemet kan sedan automatiskt bestämma mätpunkterna för arbetsstycket efter att det justerats korrekt.

Profilprojektorn, som liknar mätmikroskopet i konstruktion, skiljer sig främst genom att en skugg- eller projicerad bild av arbetsstycket förstoras på en projiceringsskärm. Denna utrustning används för att visuellt jämföra arbetsstycket med olika mätplattor eller för att mäta projicerade bilder med ett glaslinjal. Genom att använda en högt intensifierad ljuskälla kan skarpa bilder erhållas även vid stora förstoringar, och detta ger hög upplösning vid mätning.

Det finns också automatisk kantdetektion genom sensorer som kopplas till mätning via elektroniska mätsystem, vilket effektiviserar mätprocessen och ökar precisionen. Profilprojektorn har traditionellt använts för att göra snabba visuella inspektioner av arbetsstycken och är fortfarande ett användbart verktyg för olika typer av profiljämförelser.