11._le_misure_dimensionali_(taratura)

Lezioni del Corso diFondamenti di Metrologia

11. Taratura nel settore dimensionale

Università degli Studi di CassinoFacoltà di Ingegneria

Università degli Studi di Cassino Corso di Fondamenti di Metrologia

IndiceIndice

– Taratura di Calibri (UNI 9313)– Taratura di comparatori (UNI 9191) – Taratura di micrometri (UNI 9954)– Taratura di macchine di misura 3D (UNI 10360)


Taratura di CALIBRI - UNI 9313 ed. 1988

– Campioni primari utilizzati– Verifiche preliminari– Prove e controlli– Analisi dei risultati– Stima dell’Incertezza– Contenuti del Certificato di Taratura– Frequenza di Taratura


Campioni primari e Strumentazione Utilizzata– serie di blocchetti pianoparalleli, guardapiani a coltello, anelli lisci,

micrometro millesimale– Piano di riscontro in granito– Termometro digitale con sonda a contatto

Verifiche preliminari– Verifica dati del calibro (costruttore, matricola, campo di misura,

graduazione della scala)– Verifica generale dell’integrità dello strumento (nitidezza dei tratti,

mancanza di ammaccature, finitura della superficie)– Verifica dei tratti delle graduazioni (se leggibili e uniformemente

distribuiti)– Verifica dell’efficienza dei dispositivi funzionali (uniformità di

scorrevolezza, gioco tra asta e corsoio, dispositivo di bloccaggio)


Prove e controlli

- Verifica della planarità delle facce per misurazioni di esterni con guardapiani a coltello

- Verifica del parallelismo delle facce per misurazioni di esternicon blocchetti pianoparalleli campione.

- Verifica del parallelismo delle facce per misurazioni di internicon micrometro millesimale.

- Verifica dell’azzeramento.- Verifica dello scostamento del valore di lettura del campo di

misura per misurazioni di esterni con blocchetti pianoparallelicampione.

- Verifica dello scostamento del valore di lettura del campo di misura per misurazioni di interni con anelli lisci

- Verifica dello scostamento del valore di lettura del campo di misura per misurazioni di profondità con blocchetti pianoparallelicampione.


Analisi dei risultati

Per ogni tipo di controllo, determinazione della correzione (differenza tra la lunghezza campione e lettura rilevata per ciascuno dei punti di misura). Determinazione della deviazione dal parallelismo come differenza tra il valore massimo e quello minimo in tre posizioni.

Stima dell’incertezza L’incertezza di misura determinata con un fattore di copertura K=2corrispondente ad un livello di confidenza di circa il 95%, è data dalla formula ± (10 + 0.5R + A L) μm, dove R è l’unità di formato del calibro in μm, A è un coefficiente maggiore o uguale a 10 tipico del laboratorio che ha eseguito la taratura, L è la lunghezza misurata in m (in condizioni cautelative può essere riportato il fondo scala dellostrumento - condizioni di massima sicurezza)


Contenuto del certificato di taratura

Riferimento alla norma UNI 9313 ed.1988Numero di matricola del calibroNome del costruttoreDenominazione dello strumento e relativo campo di misuraCampioni utilizzatiData di registrazioneProspetto riepilogativo indicante i dati seguenti:

- massima deviazione di parallelismo tra le facce di misura- risultato della verifica di planarità delle facce di misura- scostamento rilevato per ogni singola posizione controllata, - eventuali anomalie rilevate- incertezza assegnata alle misure- temperatura durante l’esecuzione delle prove


Frequenza di taratura

La frequenza di taratura può essere stabilita in:

- 6 mesi per calibri di linea (utilizzo giornaliero)- 12 mesi per calibri da laboratorio- 24 mesi per calibri campioni primari

Si faccia riferimento alla UNI 10127; in ogni caso la definizione della frequenza di taratura spetta all’azienda utilizzatrice e non può essere riportata sul certificato di taratura di un laboratorio esterno. La frequenza di taratura può essere variata in funzione della vita dello strumento e del risultato delle tarature precedenti


La Taratura di comparatori UNI 9954 ed. 1992 - UNI 10699-11 ed. 1998

Campioni primari utilizzatiVerifiche preliminariProve e controlliAnalisi dei risultatiStima dell’IncertezzaContenuti del Certificato di TaraturaFrequenza di Taratura


Campioni primari utilizzati

Serie di blocchetti pianoparalleliTermometro digitale con sonde a contattoSupporto portacomparatore

Verifiche preliminari e controlli

dati del comparatore (costruttore, matricola, campo di misura, graduazione della scala)presenza di gravi difetti visibilifunzionalità dello strumento (scorrevolezza asta del comparatore, sistema di bloccaggio)


Prove e controlli

Determinazione della ripetibilità dello strumento tramite tastatureripetute (almeno 5) su 3 blocchetti pianoparalleli corrispondenti circa all’inizio, alla metà ed al fondo scala dello strumento

Determinazione del valore di isteresi tramite misure ripetute (almeno 6) su blocchetti pianoparalleli (corrispondenti circa all’inizio, alla metà ed al fondo scala dello strumento ), raggiunti alternativamentecon spostamenti dell’asta positivi e negativi.

Rilevamento della curva di taratura del comparatore tramite blocchetti pianoparalleli, scelti in modo da controllare l’intero campo di misura ogni N unità di formato (N non deve essere inferiore a 10).



Stima del valore di ripetibilità considerando il massimo scarto riscontrato nelle tre serie di misureStima del valore di isteresi considerando il massimo scarto riscontrato nelle tre serie di misureStima dello scostamento del valore di lettura come differenza tra il valore letto sul comparatore e il valore nominale del campione.


Stima dell’incertezza

L’incertezza di misura, determinata con un fattore di copertura K=2 corrispondente ad un livello di confidenza del 95%, da associare agli scostamenti del comparatore è data dalla seguente formula:

dove s rappresentano i vari contributi di incertezza da attribuire:

- alla ripetibilità- all’isteresi- alla lettura- agli effetti termici- ai blocchetti pianoparalleli campioni primari utilizzati

mSSSSSKU bpptlir μ22222 )()()()()( ++++=



Riferimento alla norma UNI 9954 ed.1992Numero di matricola e modello del comparatoreNome del costruttoreUnità di formato e campo di misuraCampioni utilizzatiData di registrazioneProspetto riepilogativo indicante i dati seguenti:

- tabella degli scostamenti dal valore nominale- esito delle prove di ripetibilità ed isteresi- incertezza assegnata alle misure- temperatura durante l’esecuzione delle prove




- 6 mesi per comparatori di linea- 12 mesi per comparatori da laboratorio- 24 mesi per comparatori campioni primari



Taratura di micrometriUNI 9191 ed. 1988 - UNI 10699-5 ed. 1998




Serie di blocchetti pianoparalleli - Lampada spettraleSet lamine interferenziali con spessori crescenti di 1/4 di giro dell’astaTermometro digitale con sonde a contatto


Verifica dati del micrometro (costruttore, matricola, campo di misura, graduazione della scala)Verifica dell’azzeramentoVerifica di:

- integrità facce di misura- eventuale presenza di un dispositivo e/o sistema di

compensazione dei giochi- corretto funzionamento del dispositivo di bloccaggio


Prove e controlli

Verifica della planarità delle facce di misura con lampada spettrale e lamina interferenziale

Verifica del parallelismo delle facce di misura con lampada spettrale e set di lamine interferenziali

Rilevazione della curva di taratura del micrometro nei punti di misura consigliati dalla norma.

Controllo della ripetibilità circa all’inizio, a metà ed al fondo scala dello strumento (almeno 5 letture per ciascuna posizione)



Stima della deviazione dalla planarità(espressa in mm) mediante la formula:

Stima della deviazione dal parallelismo (espressa in mm) mediante la formula:

Stima dello scostamento dal valore nominale come differenza tra il valore rilevato ed il valore del campione, eventualmente correttoStima della ripetibilità delle misure mediante la formula:

200λ•Δ

= fld

200λ•

= fndp

11

2

1

−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=∑=

−

n

xxS

n

i



L’incertezza di misura, determinata con un fattore di copertura K=2 corrispondente ad un livello di confidenza del 95%, da associareagli scostamenti del micrometro è data dalla seguente relazione:

dove s rappresentano i vari contributi di incertezza da attribuire:- alla planarità- al parallelismo- agli effetti termici- alla ripetibilità e alla lettura- ai blocchetti pianoparalleli campioni primari utilizzati

mSSSSSKU bpprtpapl μ22222 )()()()()( ++++=



Riferimento alla norma UNI 9191 ed.1988Numero di matricola del micrometroNome del costruttoreDenominazione dello strumento e relativo campo di misuraCampioni utilizzatiData di registrazioneProspetto riepilogativo indicante i dati seguenti:

- correzione per ogni posizione del campo di misura verificato- deviazione dalla planarità delle superfici di misura- deviazione del parallelismo - ripetibilità delle misure- incertezza assegnata alle misure- temperatura durante l’esecuzione delle prove




- 6 mesi per micrometri di linea- 12 mesi per micrometri da laboratorio- 24 mesi per micrometri campioni primari



Taratura di una CMM 3D - UNI 10360-2 ed. 1994




•Blocchetti pianoparalleli (almeno 5)•Sfera di riscontro•Termometro digitale con sonde a contatto


•Avvio macchina•Scelta e qualifica tastatori•Scelta e pulizia blocchetti pianoparalleli•Attesa stabilizzazione termica ambiente di misura


Prove e controlli

- misura della lunghezza di 5 Bpp in 7 posizioni differenti del campo di misura (Es. 3 posizioni parallele agli assi della CMM, 3 posizioni con i campioni a 45 ° rispetto agli assi, 1 posizione lungo una delle diagonali maggiori, ciascun BPP in ognuna delle 7 posizioni deve essere misurato 3 volte )

- determinazione della ripetibilità della CMM attraverso l’esecuzione di 25 misure consecutive su di un Bpp in una posizione qualsiasi del volume della macchina

- determinazione del limite d’errore di tastatura R attraverso la tastatura di 25 punti uniformente distribuiti sulla semicalotta .

- determinazione del limite d’errore di tastatura con tastatore multiplo M attraverso la la tastatura di 25 punti uniformentedistribuiti sulla semicalotta utilizzando le configurazioni a disposizione.


Campioni di lunghezza


Incertezza di taratura : U = 0,20 μm + 0,5 · 10-6 · L

calibro a passi


Diagonale A Diagonale B Asse X sopra

Asse Y sinistra Asse Y destra

Asse Z

Asse X sotto

Esempio di 7 posizioni del calibro a passi nel volume di lavoro della CMM


Esempio: piatto a sfere


Esempio: blocchetti pianparalleli


Tastatura in 25 punti di una sfera di prova (Φ = 10 ÷ 50 mm);determinazione raggio locale;determinazione errore di tastatura:

P = Rmax – Rmin

Determinazione errore di tastatura



Calcolo dell’errore di lunghezza ΔL per ciascuna delle 105 misure, come valore assoluto della differenza tra la misura ottenuta ed il valore noto del campione. Calcolo della ripetibilità delle misure mediante la formula:

Calcolo del limite d’errore di tastatura R come differenza tra la distanza radiale massima e minima per i punti presi sulla sfera Calcolo del limite d’errore con tastatore M multiplo come differenza tra la distanza radiale massima e minima per i punti presi sulla sfera

11

2

1

−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=∑=

−

n

xxS

n

i



L’incertezza di misura, determinata con un fattore di copertura K=2 corrispondente ad un livello di confidenza del 95%, è:

dove L è la lunghezza misurata espressa in metri, A e K sono due coefficienti stimati sperimentalmente e che, applicati alla relativa formula, determinano un campo di accettabilità tale da comprendere i risultati ottenuti nel corso della taratura.

( ) mLKAU μ*+=



- Riferimento alla norma UNI 10360-2 - Numero di matricola, modello e campo di misura della macchina- Numero di matricola e modello del sistema tastatore- Dati relativi ai blocchetti pianoparalleli utilizzati- Dati relativi alla sfera di riscontro utilizzata- Tabella degli scostamenti in mm relativi alla verifica del limite dell’errore di indicazione della CMM

- Scostamento dal valore nominale di eventuali misure ripetute- Diagramma dei dati sperimentali per la verifica del limite d’errore

di indicazione della CMM- Tabella dei risultati sperimentali relativi alla determinazione del

limite dell’errore di tastatura- Tabella dei risultati sperimentali relativi alla determinazione del

limite dell’errore di tastatura con tastatore multiplo- Incertezza assegnata alle misure



La frequenza di taratura può essere stabilita in 12 /24 mesi


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