Тема 13 Методика проектування вимірювальних пристроїв

13.1 Призначення та класифікація пристроїв

13.2 Основні схеми та елементи контрольно-вимірювальних пристроїв

13.3 Приклади застосування контрольно-вимірювальних пристроїв

13.4 Розрахунок точності контрольно-вимірювальних пристроїв

13.1 Призначення та класифікація пристроїв

Контрольно-вимірювальні пристрої призначені для перевіряння розмірів, геометричної форми та взаємного розміщення поверхонь виготовлюваних виробів (заготованок, деталей, вузлів, агрегатів, механізмів тощо). Контролюють і вимірюють параметри виробів на будь-якій стадії їх виготовлення та використання. Обсяги робіт з контролювання та вимірювання, що задаються у технічній документації (стандартах, технічних умовах, робочих кресленнях тощо), можуть становити до 30 % загальної трудомісткості виготовлення виробів машинобудування, тому їх скорочення є актуальним та важливим завданням для машинобудівників.

Контрольно-вимірювальні пристрої дають змогу підвищувати продуктивність праці, якість виробів, поліпшувати умови праці, знижувати вартість виробів, зменшувати кількість бракованих виробів та ймовірність їх зарахування до числа непридатних тощо.

Використання універсальних вимірювальних приладів, і навіть калібрів, — малопродуктивна та втомлива праця, а для умов потокового чи автоматизованого виробництва — зовсім неприйнятна. Наприклад, ручне вимірювання розмірів гладких валиків діаметром 20...50 мм у трьох перерізах за допомогою мікрометра забезпечує продуктивність від 60 до 100 деталей за годину; контроль калібрами — від 200 до 300 деталей; застосування найпростіших контрольно-вимірювальних пристроїв — від 300 до 500 деталей; використання пристроїв з індикаторними головками — від 800 до 1200 деталей; використання автоматизованих чи автоматичних пристроїв — до 2000 деталей і більше.

Застосування первинних перетворювачів лінійних розмірів високої чутливості та точності вимагає створення контрольно-вимірювальних пристроїв значної складності та високої вартості, що зумовлює збільшення вартості виготовлюваних виробів машинобудування. Тому під час добору та конструювання значну увагу приділяють добору ефективної принципової схеми пристрою та його складових елементів (первинних перетворювачів, підсилювачів, виконавчих механізмів, індикаторів тощо), що залежить від заданих умов (потрібної точності, продуктивності праці, обсягу охоплення об'єктів виробництва контролем і вимірюванням тощо).

Залежно від впливу на виробничий процес контрольно-вимірювальні пристрої поділяють на пасивні та активні. Пасивні пристрої використовують здебільшого на кінцевих стадіях виготовлення виробів, а активні — на початкових і проміжних. Активні пристрої дають змогу отримувати сигнали для безпосереднього керування виробничим процесом за допомогою виконавчих і керувальних механізмів. Вони здебільшого є невід'ємними частинами автоматичної системи виготовлення виробів. Такі пристрої використовують тільки для великосерійного та масового виробництва. Вони забезпечують виконання виробів за найменшою вартістю, запобігають появі браку, дають змогу відмовитись від окремої операції контролювання якості виробів.

За виконуваними функціями та видом отримуваної інформації пристрої поділяють на контрольні та вимірювальні. Контрольні пристрої за допомогою дискретних сигналів (світлових, звукових) видають інформацію про придатність чи непридатність контрольованих виробів або про величину відхилення контрольованих параметрів від заданих значень. Вони можуть вказувати, за яким параметром виріб непридатний та чи підлягає він виправленню. Контрольні пристрої бувають активними (залежно від значення контрольованого параметра впливають на роботу виконавчих органів виробничої системи) та пасивними (служать тільки для сортування або перевіряння виготовлених виробів за їх параметрами).

Вимірювальні пристрої призначені для отримання інформації про фактичні значення параметрів виробів у заданих одиницях вимірювання (метри, радіани, градуси тощо). Здебільшого вони є пасивними пристроями.

За рівнем автоматизації праці контрольно-вимірювальні пристрої поділяють на ручні, автоматизовані та автоматичні, а залежно від габаритів та мас контрольованих виробів вони бувають стаціонарними (встановлені на сталих робочих місцях) і переносними. Стаціонарні пристрої можуть бути встановлені на оброблювальних верстатах як їх невід'ємна частина або виконані як окремі агрегати чи прилади, що практично можуть належати до основного (для контрольних операцій) чи допоміжного устаткування. Залежно від кількості контрольованих і вимірюваних параметрів ці пристрої бувають одно- та багатомірними.