مقدمه:

حضوردربازارهاي رقابتي فشرده در جهان امروز،صنعتگران را برآن داشته است تا بيش از گذشته به کيفيت محصولات خودتوجه نمايند.کشورهاي در حال توسعه نيز که تمايل به رشد صنعتي دارنداز اين قاعده مستثني نيستند.

عوامل متعددي برکيفيت يک محصول تاثير مي گذارند که در اينجا مي توان از دانش فني،مواد اوليه،نيروي انساني،تکنولوژي و ماشين آلات و...نام برد.يکي ديگرازاين عوامل موثر،ابزار- هاي اندازه گيري هستند که وظيفه محک زدن کيفيت محصول را باتوجه به استانداردها بر عهده دارند.

براي حصول اطمينان از کيفيت يک محصول، بايد ابزارها از صحت ودقت عملکرد لازم برخوردارباشند ؛و به همين منظورمفهوم کاليبره کردن ابزارهاي اندازه گيري مطرح مي گردد.

شناخت اهميت کاليبراسيون براي تجهيزات اندازه گيري مستقر در کارخانجات وصنايع يکي از مسايل مهمي بود که با آغازاستقرار استانداردهاي سري 9000 در کارخانجات ايران مورد توجه قرار گرفت .

در اين ميان در بعضي از مراکز موجود به علت عدم آگاهي مشاوران يا مسئولين مربوطه حتي الزامات اوليه کاليبراسيون اعم از دانش فني ،تجهيزات مناسب ،قابليت رديابي و ...رعايت نمي شود.حتي از گواهي نامه هاي کاليبراسيون صادره عليرغم هزينه هايي که در بر دارد نيز اطلاعات لازم جهت استفاده در سيستم اخذ نمي شود.بنابراين به نظر مي رسد که درک صحيح و کامل از مفهوم کاليبراسيون، واجراي درست آن، در بهينه سازي سيستم اندازه گيري و نيز در جلو گيري از هزينه هاي اضافي کمک شاياني مي کند .

کاليبراسيون چيست ؟

تعاريف متعددي براي کاليبراسيون ارائه شده است. دراستاندارد ملي ايران در بخش "واژه ها واصطلاحات پايه و عمومي اندازه شناسي" کاليبراسيون چنين تعريف شده است :

مقايسه ابزار دقيق  با يک مرجع استاندارد آزمايشگاهي در شرايط استاندارد ، جهت اطمينان از دقت و سلامت آن و تعيين ميزان خطاي اين وسيله نسبت به آن استاندارد وتنظيم آن در مقايسه با استاندارد .

تعريف ديگري که ميتوان ارائه داد اين است که :

کاليبراسيون مقايسه دو سيستم يا وسيله اندازه گيري است(يکي باعدم قطعيت معلوم وديگري با عدم قطعيت نامعلوم)به منظورمحاسبه عدم قطعيت وسيله اي که عدم قطعيت آن نامعلوم است.

تعريف ديگري که در ايزو 10012 آمده است کاليبره کردن را چنين معرفي كرده است: مجموعه اي ازعمليات که تحت شرايط مشخصي برقرار مي شود و رابطه ي بين مقادير نشان داده شده توسط وسيله  اندازه گيري  و مقادير متناظر آن کميت توسط استاندارد مرجع را مشخص مي نمايد.

معمولا کاليبراسيون اوليه دستگاه آزمون و اندازه گيري (TME) در مرحله ي ساخت و توليد آن انجام مي گيرد که  مي تواند شامل اين مراحل باشد : درجه بندي دستگاه ، تنظيم مدارات الکتريکي موجود روي وسيله مانند تنظيم نشان دهنده هاي ديجيتالي،تخمين عدم قطعيت و پايداري دستگاه .

پس از اين مراحل وسيله اندازه گيري با توجه به طول عمر آن مورد استفاده قرار مي گيرد. کاليبراسون مجدد جهت اطمينان از عملکرد صحيح دستگاه ها و کنترل کيفيت اجزاي آنها مورد نياز است. بنابراين با کاليبراسيون مجدد مي توان عوامل و اجزايي از دستگاه را که کيفيت خود را از دست داده است، شناسايي کرد .

علت کاليبراسيون:

کاليبراسيون اوليه وسيله اندازه گيري چگونگي کارايي مورد ادعاي سازنده را به مشتري نشان مي دهد .پارامتر هايي که توسط دستگاه اندازه گيري مي شود به استاندارد هاي اندازه گيري قابل رديابي ارجاع داده مي شود که اگر چنين نباشد اطميناني به آنها نمي توان داشت.

کاليبراسيون مجدد به خاطر کنترل و نگهداري فرايند هاي اندازه گيري که با وسيله ي اندازه گيري انجام مي شود لازم است . معمولا عدم قطعيت وسيله نسبت به زمان و با استفاده هاي مکرر از آن افزايش مي يابد . شناسايي رشد تدريجي عدم قطعيت و افزايش آن به راحتي توسط کاربران امکان پذيرنيست . آنچه که در اندازه گيري بسيار ضروري است قابليت رديابي است . برقراري قابليت رديابي که با کاليبراسيون امکان پذير مي شود در کنترل سيستم اندازه گيري و تجارت بين المللي ضروري مي باشد . قابليت رد يابي عبارت است از : قابليت ارتباط مقدار يک استاندارد يا نتيجه ي يک اندازه گيري با مرجع هاي ملي و بين المللي، از طريق زنجيره ي پيوسته ي مقايسه ها که همگي عدم قطعيتي معين دارند که به صورت ملي يا بين المللي تعيين يا مشخص مي شوند .

 از ملزومات هر تحقيقات ،طراحي فعاليت هاي توليدي ،آزمون هاي نهايي و کاليبراسيون توليدات و تجهيزات قبل از تحويل مي باشد . همچنين کاليبراسيون قابل رديابي ،حصول اطمينان از عدم قطعيت اندازه گيري در يک بخش از فرايند را که بر بخش هاي ديگر فرايند تاثير گذار است امکان پذير مي سازد.

اعتبار اندازه گيري ها مربوط به تحقيقات بستگي به درستي برآورد پديده هاي تحت مطالعه و عدم قطعيت هاي به دست آمده دارد. کاليبراسيون وسيله هايي که در تحقيقات مورد استفاده قرار مي گيرند، عدم قطعيت و کنترل رشد عدم قطعيت را مشخص مي نمايد و به محقق کمک مي کند که به نتايج حاصل از تحقيقات خود اطمينان داشته باشد؛ که اين نتايج ناشي از تغييرات واقعي پديده هاست؛ نه ناشي از عدم درستي در تخمين عدم قطعيت هاي          اندازه گيري.

زمان کاليبراسيون:

تعيين زمان کاليبراسيون يکي از تصميمات مهم و قابل توجه است که البته به نظر برخي منجر به اتلاف وقت و پول مي گردد. عدم قطعيت هاي اندازه گيري سبب اتخاذ تصميمات نادرستي مي  شود که اين تصميمات نادرست، ناشي از نتايج اندازه گيري فريبنده مي باشد.

 هدف، انجام کاليبراسيون مجدد در فواصل زماني بهينه است؛ به طوري که بين هزينه کاليبراسيون و هزينه هاي ناشي از عدم کاليبراسيون تعادل ايجاد شود . در حال حاضر براي تعيين فواصل کاليبراسيون مجدد، بيشتر به درصد درستي مورد انتظار وسيله هاي اندازه گيري توجه مي شود؛ که اين درصد را مي توان از مشخصات آن به دست آورد . بزرگي اين درصد نشانگر کم بودن شانس بروز اندازه گيري نادرست بوسيله دستگاه اندازه گيري است. برخي از کاربران اين درصد را به منظور اطمينان بيشتر از کنترل کيفيت اندازه گيري، 95 درصد و يا بيشتر انتخاب مي کنند؛ که آن هم بستگي به سياست و خط مشي کلي کيفيت در شرکت مربوطه دارد. بنابراين انتخاب اين درصد قرار دادي بوده و راحت ترين انتخاب قابل قبول 85 تا 90 درصد است . فرايند تعيين زمان کاليبراسيون از محاسبات مشکل رياضي و آماري است و نيازمند داده هاي درست و کافي در حين کاليبراسيون است .

مکان کاليبراسيون:

کاليبراسيون در آزمايشگاه هاي مرجع انجام مي پذيريد. کاليبراسيون مي تواند در مکاني که وسيله اندازه گيري مورد استفاده قرار مي گيرد نيز انجام شود. اين عمل از مزاياي زير برخوردار است:

1-تنش هاي ناشي از جابجايي وسيله به حداقل مي رسد

2- کاليبراسيون ساده تر و ارزان تر تمام مي شود چون کاليبراسيون فقط در نقاط مورد نظر كاربران انجام مي شود

3-کاربران مي توانند از حفاظت دستگاههاي خود مطمئن باشند

4- کاليبراسيون در کوتاه ترين زمان خود انجام مي گيرد و در عملکرد دستگاه انقطاعي پيش نمي آيد

از معايب اين عمل مي توان به موارد زير اشاره کرد:

1-تغييرات شرايط محيطي روي دستگاه هاي مرجع ممکن است تاثير گذار باشد

2-ابعاد دستگاه هاي مرجع ممکن است مشکل ايجاد کند

3- کاليبراسيون در محل، هزينه هاي اضافي دربر دارد

چگونگي کاليبراسيون:

کيفيت و هزينه کاليبراسيون بستگي به روش کاليبراسيون و تعداد نقاط مورد بررسي دارد. هزينه کاليبراسيون از عوامل مهم و تعيين کننده در انجام آن مي باشد . در روش هاي مختلف کاليبراسيون هزينه ها متغير است؛ بنابر اين لازم است توضيحات بيشتري درباره انواع       روش هاي کاليبراسيون ارائه شود. سيستم هاي کاليبراسيون را مي توان به چهار گروه زير تقسيم کرد :

1-کاليبراسيون جهت بازرسي و تصحيح

باتوجه به نتايج حاصل از بازرسي ،تصحيح اعمال مي شود. تا وقتي که خطا در حدود قابل قبول سيستم اندازه گيري باشد، نيازي به تصحيح نيست و از وسيله ي اندازه گيري مي توان استفاده کرد. اما اگر خطاي مقادير مورد اندازه گيري از حدود قابل قبول بيشتر باشد اعمال تصميمات لازم ضروري است.

2- کاليبراسيون فقط به منظور بازرسي

اگر خطاي مقادير مورد اندازه گيري که از اعمال بازرسي حاصل مي شوند در حدود تعريف شده باشد، از دستگاه اندازه گيري مي توان استفاده کرد.از آنجا يي که تصحيح ويا تعمير دستگاه اندازه گيري گران است با بازرسي هاي دوره اي تا زماني که خطاي وسيله اندازه گيري در حدود تعريف شده باشد استفاده از آن بلامانع است.چنانچه خطاها ازحدود تعريف شده تجاوز کنند وسيله اندازه گيري را بايد کنار گذاشت ويا تقليل رده وکلاس داد.

3-کاليبراسيون فقط به منظور تصحيح

در اين روش بازرسي انجام نمي شود اما تصميمات لازم جهت رسيدن به مفهومي معادل کاليبراسيون جديد واستفاده از وسيله اندازه گيري انجام مي شود. به عنوان مثال تصحيح نقطه صفر وسيله اندازه گيري که به صورت دوره اي انجام مي پذيرد، استفاده مجدد از آن را امکان پذير مي نمايد.چنانچه نقطه صفر تغيير کرده باشد ، با تصحيح مجدد مي توان وسيله اندازه گيري را تنظيم نمود.

4- عدم کاليبراسيون

در اين روش بدون انجام بازرسي و تصميمات لازم از دستگاه اندازه گيري استفاده مي شود . در اين حالت به دليل آنکه مقدار بعضي از خطاهاي مشخص دستگاه از حدود کنترل تعريف شده براي وسيله اندازه گيري در فرايند توليد کوچکترند، بدون انجام کاليبراسيون دوره اي از وسيله اندازه گيري استفاده مي شود .

خلاصه آنچه که گفته شد در جدول زير آمده است .

وضعيت کاليبراسيون :

 پس از انجام کاليبراسيون وضعيت کاليبراسيون ابزار بايد مشخص باشد . اين بدين معني است که به طريقي ابزارهايي که کاليبره شده اند را مشخص کنيم . براي اين منظور معمولا از يک برچسب کاليبراسيون استفاده مي شود .توصيه مي شود که اين برچسب با برچسبي که براي شناسايي ابزار استفاده مي شود متفاوت باشد . مواردي که بايد در وضعيت کاليبراسيون مشخص شوند عبارتند از :

1-                       کاليبره بودن ابزار

2-                       دقت و صحت واقعي ابزار

3-                       تاريخ انجام کاليبراسيون بعدي

4-                       محدوديت هاي کاربرد و استفاده از ابزار

 نگهداري سوابق کاليبراسيون :

 بعداز انجام کاليبراسيون سوابق کاليبراسيون بايد نگهداري شود دلايل نگهداري اين سوابق عبارتند از :

1-                       امکان بررسي وضعيت و تغييرات ابزار در طول زمان جهت تعيين توالي انجام کاليبراسيون و نحوه بکارگيري ابزار

2-                       اثبات ادعاي کاليبره بودن ابزار

سوابق کاليبراسيون بايد موارد زير را شامل شود :

·       اطلاعات شناسايي دقيق ابزار مورد نظر (نوع ، نام ، شماره سريال و ... )

·       نام مسئول و محل نگهداري

·       تاريخي که کاليبراسيون انجام شده است

·       نتيجه کاليبراسيون در قالب مقادير خوانده شده پيش از تنظيم و پس از تنظيم براي هريک از پارامترهاي مورد کاليبراسيون (اين مورد براي بررسي وضعيت و روند تغييرات ابزار ضروري است)

·       تاريخ کاليبراسيون بعدي

·       حدود خطاي قابل قبول

·       شماره سريال استانداردهايي که براي کاليبره کردن ابزار به کار رفته اند

·       شرايط محيطي در حين کاليبراسيون

·       بيان مقدار خطاي احتمالي (در قالب دقت و صحت)

·       جزئيات تمامي تنظيمات ، خدمات ، تعميرات و تغييراتي که انجام شده است

·       نام  شخصي که عمل کاليبراسيون را انجام داده است

· جزئيات هر گونه محدوديت استفاده

در اينجا يکي از ابزارهاي مورد استفاده جهت انجام کاليبراسيون معرفي مي گردد.

سنجه هاي مکعب مستطيلي Gage Blocks                                       

با اينکه متر بين الملي به عنوان استاندارد اصلي اندازه گيري طول مناسب مي باشد؛ براي کارهاي روزمره در هر کارخانه ،ناگزير هستيم كه از استانداردهاي ثانوي يا عملي براي اندازه گيري دقيق استفاده كنيم. سنجه هاي مکعب مستطيلي اين نياز را بر آورده مي سازند.

اين سنجه ها مکعب مستطيل هايي کوچک از جنس فولاد آلياژي مي باشند و داراي دو وجه بسيار مسطح و متوازي به فاصله ي بسيار دقيق از يکديگر هستند. اين دو وجه به شدت پرداخت کاري وصيقل کاري شده تا سطوح کاملا صافي با دقت بسيار بالايي را ايجاد نمايند . دقت صافي سطح اين دو وجه که براي اندازه گيري مورد استفاده قرار مي گيرند حدود 50 تا200 ميليونيم ميلي مترمي باشد . اين قطعات به طور متوالي تحت حرارت و برودت شديد قرار داده مي شوند تا ساختمان کريستالي آنها عاري از هرگونه تنش باقي بماند.

کاربرد سنجه هاي مکعب مستطيلي

1-  براي کنترل دقت ابعادي گيج هاي ثابت براي تعيين ميزان سايش وانقباض آنها

2-    براي کاليبره کردن گيج هاي متغير و وسايل اندازه گيري دقيق مثل ميکرومترها و کوليس ها

3-  براي تنظيم ساعتهاي اندازه گيري

4-  براي تنظيم ميله هاي سينوسي و صفحه هاي اندازه گيري

5 – براي تنظيم ماشينهاي ابزار

6-  براي اندازه گيري دقت قطعات پرداخت شده

اين سنجه هاي در مجموعه هاي متنوع و مختلفي به بازار عرضه مي شود . اما معمولي ترين آن ها ،  مجموعه هاي اينچي 83 تايي و مجموعه هاي ميليمتري 88 تايي است .

اين سنجه ها از نظر دقت در سه کلاس ساخته مي شوند .

1-                       درجه آزمايشگاهي (AA) با ميزان دقت 0.00005 mm

2-                       درجه بازبيني يا مرجع (A)  با ميزان دقت  0.00005تا 0.00015

3-                       درجه کار (B) با ميزان دقت   0.00015  تا  0.00025

اين سنجه ها تحت دماي 20 درجه سانتيگراد کاليبره شده اند . هنگام استفاده از آنها بايد دقت و مراقبت ويژه اي بکار برد . بطوريکه 5/0 درجه سانتيگراد افزايش دما باعث انبساط سنجه به اندازه 0.0006mm  مي شود .

خصوصيات جهتمندي درخشايي و تكفامي ليزر باعث كاربردهاي مفيد زيادي براي اندازه گيري و بازرسي در رشته مهندسي سازه و فرايندهاي صنعتي كنترل ابزار ماشيني شده است. در اين بخش تعيين فاصله بين دو نقطه و بررسي آلودگي را نيز مد نظر قرار مي دهيم

يكي از معمولترين استفاده هاي صنعتي ليزر هم محور كردن است. براي اينكه يك خط مرجع مستقيم براي هم محور كردن ماشين آلات در ساخت هواپيما و نيز در مهندسي سازه براي ساخت بناها پلها و يا تونلها داشته باشيم استفاده از جهتمندي ليزر سودمند است. در اين زمينه ليزر به خوبي جاي وسايل نوري مانند كليماتور و تلسكوپ را گرفته است. معمولا از يك ليزر هليم - نئون با توان كم استفاده مي شود و هم محور كردن عموما به كمك آشكارسازهاي حالت جامد به شكل ربع دايره اي انجام مي شود. محل برخورد باريكه  ليزر روي گيرنده با مقدار جريان نوري روي هر ربع دايره معين مي شود. در نتيجه هم محور شدن بستگي به يك اندازه گيري الكتريكي دارد و در نتيجه نيازي به قضاوت بصري آزمايشگر نيست. در عمل دقت رديف شدن از حدود  5µm تا حدود  25µm  به دست آمده است.

از ليزر براي اندازه گيري مسافت هم استفاده شده است. روش استفاده از ليزر بستگي به بزرگي طول مورد نظر دارد

براي مسافتهاي كوتاه تا 50 متر روشهاي تداخل سنجي به كار گرفته مي شوند كه در آن ها از يك ليزر هليم - نئون پايدار شده فركانسي به عنوان منبع نور استفاده مي شود. براي مسافتهاي متوسط تا حدود 1 كيلومتر روشهاي تله متري شامل مدوله سازي دامنه به كار گرفته مي شود. براي مسافت هاي طولاني تر مي توان زمان در راه بودن تپ نوري را كه از ليزر گسيل شده است و از جسمي بازتابيده مي شود اندازه گيري كرد.

در اندازه گيري تداخل سنجي مسافت از تداخل سنج مايكلسون استفاده مي شود. باريكه ليزر به وسيله يك تقسيم كننده نور به يك باريكه اندازه گيري و يك باريكه مرجع تقسيم مي شود  باريكه مرجع با يك آينه ثابت بازتابيده مي شود در حالي كه باريكه اندازه گيري از آينه اي كه به  جسم مورد  اندازه گيري متصل شده است بازتاب پيدا مي كند. سپس دو باريكه  بازتابيده مجددا با يكديگر تركيب مي شوند به طوري كه با هم تداخل مي كنند و دامنه تركيبي آن ها با يك آشكار ساز اندازه گيري مي شود. هنگامي  كه محل جسم در جهت باريكه به اندازه نصف طول موج ليزر تغيير كند سيگنال تداخل از يك ماكزيموم به يك مينيموم مي رسد و سپس دوباره ماكزيموم مي شود. بنابراين يك سيستم الكترونيكي شمارش فريزها مي تواند اطلاعات مربوط به جابجايي جسم را به دست دهد. اين روش اندازه گيري معمولا در كارگاههاي ماشين تراش دقيق مورد استفاده قرار مي گيرد و امكان اندازه گيري طول با دقت يك در ميليون را مي دهد. بايد يادآوري كرد كه در اين روش فقط مي توان فاصله را نسبت به يك مبدا اندازه گيري كرد. برتري اين روش  در سرعت دقت  و انطباق با سيستم هاي كنترل خودكار است.

براي فاصله هاي بزرگتر از روش تله متري مدوله سازي دامنه استفاده مي شود و فاصله روي اختلاف فاز بين دو باريكه ليزر مدوله مي شود و فاصله از روي اختلاف فار بين دو باريكه گسيل شده و بازتابيده معين مي شود. باز هم دقت يك در ميليون است. از اين روش در مساحي زمين و نقشه كشي استفاده مي شود. براي فواصل طولاني تر از 1 كيلومتر فاصله با اندازه گيري زمان پرواز يك تپ كوتاه ليزري گسيل شده از ليزر ياقوت و يا ليزر CO2   انجام مي گيرد. اين كاربردها اغلب اهميت نظامي دارند و در بخشي جداگانه بحث خواهد شد كاربردهاي غير نظامي مانند اندازه گيري فاصله بين ماه و زمين با دقتي حدود 20 سانتي متر و تعيين برد ماهواره ها هم قابل ذكر است.

 ليزرتركرها (‌laser Trackers): 

ليزرتركرها در حقیقت ماشينهاي اندازه گيري سه بعدي متحرك و قابل حمل مي باشند. (Portable CMM) امروزه تکنولوژی نوین توليدات صنعتي ، نيازمند سيستم هاي اندازه گيري بسيار دقيق و سريع مي باشد بطوريكه بتوانند در كاربردهاي گوناگون مورد استفاده قرار گيرند. در اين راستا ليزرتركرهاي با ويژگيهاي برجسته و منحصر به فرد خود ، فرآيندهاي حساس ، دقيق و زمان بر اندازه گيري صنعتي را بسيار سريع و قابل اعتماد نموده است.

تئودوليتهاي صنعتي (‌ زاويه ياب ها ) : 

تئودوليتها بر اساس اندازه گيري زاويه مي توانند موقعيت و مختصات سه بعدي را ايجاد نمايند . تئودوليت هاي صنعتي ، دقت بسيار بالايي را برا ي پروژه هاي اندازه گيري فراهم مي آورند . بخاطر وجود دقت بدون رقيب و سيستم اپتيك بسيار پيشرفته ،تئودوليتهاي صنعتي به عنوان معيار و استاندارد اندازه گيري در فرآيندهاي تنظيم و انطباق در تمام صنايع مخصوصاً صنايع هوا و فضا مطرح مي باشند .

·        كاربرد لیزر انترفرومترInterferometer)‌( : اندازه‌گيري دقت‌هاي هندسي و موقعيتي محورهاي خطي و دوراني، آزمون خطايابي حركت دايره‌اي و حجمي ماشين‌هاي اندازه‌گيري و ابزار

·        محدوده كاري لیزر انترفرومتری : دقت خطي تا 40 متر: 1ppm
دقت زاويه‌اي: 0.01 Sec

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

پرش به: ناوبری, جستجو

در مهندسی و تولید صنعتی، بخش کنترل کیفیت و مهندسی کیفیت به بخشی گفته می‌شود که به درست کردن روش‌هایی مشغول است تا کارخانه بتواند به‌وسیله آن روش‌ها از مرغوبیت و مشتری‌پسند بودن کالاهای تولیدی خود مطمئن گردد. این روش‌ها و سیستم‌ها معمولاً با همکاری با دیگر رشته‌های مهندسی و بازرگانی طراحی می‌شوند.

یکسان بودن تقریبی برجسته‌کاری‌های ستون‌ها و دیوارهای تخت جمشید، نیایشگاه‌های مصری و یونانی و دیگر سازه‌های باستانی نشانگر اینست که موضوع کنترل کیفیت از دیرباز نزد بشر وجود داشته است.

عمده بحث كنترل كيفيت مربوط به انجام نمونه گيري از محصولات ، بازرسي آن نمونه ها و تعمميم نتايج به كل انباشت محصول است كه بر اساس روش هاي آماري انجام مي گيرد . از ديگر روش هاي مورد استفاده در كنترل كيفيت ، كنترل فرايند توليد محصول به جاي كنترل محصول تهيه شده است كه با استفاده از روش هاي آماري مانند SPC و ... انجام مي گيرد. مبحث كنترل كيفيت ، جايگاه ويژه اي در مباحث نظام هاي جامع مديريت كيفيت دارد.