Application of information technologies for calibration of measuring instruments

Abstract

This paper proposes improvement for calibration of caliper “ШЦ-1” in order to increase its au- tomation and simplicity, as well as to reduce labor input. The result is achieved by using of a spe-cially created software.

Full Text

Применение информационных технологий в процедуре поверки средств измерений к.т.н. Бавыкин О.Б. Университет машиностроения Аннотация. В статье предложен вариант совершенствования процедуры поверки штангенциркуля ШЦ-1 с целью повышения ее автоматизации и простоты, а также для снижения трудоемкости. Результат достигается за счет применения специально написанной компьютерной программы Ключевые слова: метрологическое обеспечение, поверка, калибровка, Delphi. В соответствии с работой [4] одной из важнейших задач реализации метрологического обеспечения технологических процессов на стадии производства изделий является поверка (калибровка) средств измерений (СИ). Поверка СИ представляет собой сложную и ответственную процедуру, порядок прове- дения которой зависит от многих причин. Например, поверка штангенциркуля ШЦ-1 вклю- чает в себя 14 этапов и выбор того или иного этапа зависит от следующих факторов [2, 3]: тип штангенциркуля; вид отсчетного устройства; состояние СИ; значения нормируемых метрологических характеристик. Анализ нормативного документа [2] показывает следующее: для первого типа штангенциркулей с отсчетом по нониусу выполняются все этапы повер- ки, кроме операции 3.3.7; для первого типа штангенциркулей с отсчетами по круговой и цифровой шкалам не вы- полняются этапы 3.3.3, 3.3.4, 3.3.8, 3.3.9, 3.3.10; порядок поверки штангенциркуля типа II совпадает с порядком для типа III; если штангенциркуль относится к типу II или к типу III, и при этом обладает отсчетом по круговой шкале или цифровым отсчетным устройством, то из процедуры поверки следует исключить пункты 3.3.3 и 3.3.4. В соответствии с рекомендациями в работе [3] выделяют следующие состояния штан- генциркулей: выпуск из производства; выпуск после ремонта; нахождение в эксплуатации и хранении. Для каждого из состояний предусмотрены свои операции поверки: при выпуске штан- генциркуля из производства поверка включает в себя все операции, предусмотренные в ра- боте [2]; если штангенциркуль выпущен после ремонта, то из поверки исключается стадия 3.3.3; в случае, когда средство измерений находится в эксплуатации или в состоянии хране- ния, то поверка выполняется без операций 3.3.2, 3.3.3, 3.3.4 и 3.3.8 (рисунок 1). Кроме того, можно выделить еще один фактор, который необходимо учитывать при выполнении поверки данного СИ. Этим фактором являются некоторые нормируемые метро- логические характеристики штангенциркуля, а именно: диапазон измерений; предел измере- ний; значение отсчета по нониусу; цена деления круговой шкалы отсчетного устройства; шаг дискретизации цифрового отсчетного устройства. Причем, существенное влияние на значе- ния нормируемых метрологических характеристик штангенциркуля оказывают цена деления, предел измерений и диапазон измерений. Возможным направлением снижения трудоемкости процедуры поверки штангенцирку- ля, а также повышения ее быстродействия, точности и простоты может стать применение компьютерных технологий. Рисунок 1. Зависимость этапов поверки от состояния штангенциркуля К известным программным решениям, предназначенным для совершенствования про- цедуры поверки СИ, относится компьютерная программа «Метролог» [6], созданная на базе «Microsoft Access». Анализируя особенности и возможности отмеченного выше программного обеспече- ния, можно выделить следующие недостатки и ограничения: программа основана на базе «Microsoft Access» и требует инсталляцию и освоения данно- го продукта; «Метролог» предлагает единую форму результатов поверки для всех видов средств из- мерений без учета особенностей каждого типа прибора; программа перегружена опциями, что вызывает трудности в ее освоении; программный продукт имеет высокую стоимость (до 60000 рублей). Таким образом, для повышения качества проведения поверки штангенциркуля целесо- образно разработать программный продукт, лишенный отмеченных выше недостатков и учи- тывающий выявленные закономерности и особенности процедуры поверки. Для создания программ существует несколько языков программирования, и для напи- сания собственного продукта (компьютерная программа «Poverka») была выбрана среда Delphi, которая, в соответствии с результатами исследования [5], обладает рядом преиму- ществ. Основное окошко написанной программы содержит в себе базовый набор информации для проведения поверки штангенциркуля ШЦ-1 (рисунок 2). Порядок работы с программой следующий. Для начала работы потребуется выбрать тип штангенциркуля (тип I, тип T-1, тип II, тип III), затем - категорию (выпуск из производства, выпуск после ремонта, нахождение в экс- плуатации и хранении), а также диапазон измерений и цену деления. В соответствии с вы- бранными типом, категорией, диапазоном и ценой деления программа автоматически пред- лагает необходимые этапы поверки штангенциркуля в соответствии с работой [2] (на рисун- ке они представлены вдоль левого края изображения). По центру главного окна программы расположены основные пункты меню, в которых можно найти дополнительную информацию о поверке («Показать средства поверки», «Показать пункты поверки», «Показать результат», «Выбор свидетельства», «Запись результатов», «Показать ГОСТы»). В правом окне про- граммы располагаются поля ввода результатов проведённой поверки. При выполнении команды «Показать средства поверки» на экран монитора выводится меню, в котором можно выбрать необходимый пункт и просмотреть информацию о сред- ствах поверки. Окно «Пункты поверки» (всплывающее при выполнении команды «Показать пункты поверки») представлено в виде меню, в котором можно получить информацию о каждом пункте поверки. При нажатии кнопки «Запись результатов» происходит автоматиче- ская запись результатов, введенных оператором в правую часть главного окошка в соответ- ствующие пункты выбранного свидетельства (выбор формы документа осуществляется при активации кнопки «Выбор свидетельства»). Рисунок 2. Основное окошко программы «Poverka» После сравнения полученных результатов с установленными и принятия решения о вы- даче свидетельства или извещения о непригодности, можно распечатать соответствующий документ, причём, в данной программе не требуется настраивать «Подключение к принте- ру». Кроме того, разработанная программа позволяет просмотреть нормативные документы (для этого необходимо выполнить команду «Показать ГОСТ»): ГОСТ 427-75; ГОСТ 8074-72; ГОСТ 166-89; ГОСТ 9378-93; ГОСТ 8.113-85. Более подробную информацию о программном продукте можно получить, зайдя в ме- ню «Помощь». Для установки программы «Poverka» требуется следующее техническое и программное обеспечение: компьютер с процессором Pentium с тактовой частотой не ниже 233 МГц; операционная система (Microsoft Windows Server 2003 или более поздняя версия; Microsoft Windows XP или более поздняя версия; Microsoft Windows 2000 с пакетом об- новления 3 (SP3) или более поздним; также поддерживаются Microsoft Windows Vista и Microsoft Windows Seven с архитектурами x86 и x64); оперативная память более 2 мб. Разработанная компьютерная программа готова к использованию в учебном процессе совместно с современными подходами к оцениванию знаний [1]. Выводы Процедура поверки штангенциркуля достаточно сложна и включает в себя 14 пунктов. При этом сам алгоритм проведения поверки зависит от следующих факторов: тип испол- нения штангенциркуля; вид отсчетного устройства; состояние средства измерений; зна- чения нормируемых метрологических характеристик. Существенное влияние на значения нормируемых метрологических характеристик штан- генциркуля оказывают: цена деления; предел измерений; диапазон измерений. Возможным направлением снижения трудоемкости процедуры поверки штангенциркуля, а также повышения ее быстродействия, точности и простоты может стать применение компьютерных технологий. Анализ особенностей и возможностей известного программного решения (компьютерной программы «Метролог») показал ограниченность его использования в качестве инстру- мента, повышающего качество проведения поверки штангенциркуля. По результатам выявленных закономерностей и особенностей в процедуре проведения поверки штангенциркуля разработана компьютерная программа «Poverka» на основе язы- ка программирования Delphi, позволяющая оптимизировать процедуру поверки средства измерений.