Выбор средств измерения и контроля

По ГОСТ 14.306—73 выбор средств контроля основывается на обеспечении заданных показа­телей процесса технического контроля (ТК) и анализе затрат на реализацию процесса контроля. К обязательным показателям про­цесса контроля относят точность измерения, достоверность, трудо­емкость, стоимость контроля. В качестве дополнительных показа­телей контроля используют объем, полноту, периодичность, про­должительность.

При выборе средств измерения точность средств измерений должна быть достаточно высокой по сравнению с заданной точностью выполнения измеряемого размера, а трудоемкость измерения и их стоимость должны быть возможно более низкими, обеспечивающими наиболее высокие производительность труда и экономичность.

Недостаточная точность измерений приводит к тому, что часть годной продукции бракуют, в то же время по той же причине другую часть фактически негодной продукции принимают как год­ную.

Излишняя точность измерений, как правило, бывает связана с повышением трудоемкости и стоимости контроля качества про­дукции и, следовательно, ведет к удорожанию производства и огра­ничению выпуска продукции.

Средства линейных измерений СЛИ и контроля СЛК подраз­деляют на контактные (К) и бесконтактные (Б), автоматические (А) и неавтоматические (Н).

В измерительный прибор для линейных измерений входят изме­рительная и установочная база, а также измерительный преобразо­ватель с отсчетным устройством. Съемный измерительный преоб­разователь с встроенным отсчетным устройством обычно называют измерительной головкой. При этом средства автоматических изме­рений могут иметь адаптирующийся цифровой отсчет (АЦО), само­пишущий (СПВ) или цифропечатающий выход (ЦПВ). Средства автоматического контроля делят на измерительные контрольные (ИКА), измерительные контрольно-сортировочные (ИКСА) автома­ты (полуавтоматы) и средства активного (управляющего) размер­ного контроля (САРК) (рис.).

Неавтоматические средства измерения различаются типом отсчетного устройства (штриховое, цифровое, стрелочное и световое).

Рис. Классификационная схема средств ли­нейных измерений

Средства измерения и контроля могут быть одномерными (из­меряют и контролируют одну величину) и многомерными (измеря­ют и контролируют несколько размеров изделия). При этом кон­тактные средства менее чувствительны к помехам на входе измери­тельной системы, чем бес­контактные.

Все средства измерений в соответствии с их назначением можно разделить на универсальные и специализированные. При этом конк­ретные универсальные средства имеют предпочтительные области применения: для наружных и внутренних измерений, для измерения отклонений формы поверхностей. Специализированные приборы имеют весьма узкое назначение.

Основные средства автоматического измерения и контроля за­ключаются в значительно большей производительности и объектив­ности результата измерения; эти средства обычно являются более специали­зированными. Однако и в них предусматривается в ряде случаев возмож­ность переналадки на различные размеры и даже на различные параметры измерения (контроль диаметров, длины, от­клонений формы и расположения и т.п.).

Исходными при выборе средств измерения определенного назна­чения являются следующие положения: необходимая производите­льность (на этой основе выбирают автоматические или неавтомати­ческие, универсальные или специализированные средства измере­ний); допускаемая погрешность измерения; предел измерения в за­висимости от контролируемого допуска; механические характери­стики измеряемой детали (габаритные размеры, масса, твердость материала, жесткость конструкции, кривизна и шерохо­ватость по­верхности, доступность контролируемой поверхности), возможные условия эксплуатации.

Автоматы, разделяющие детали на годные и на один или два вида брака, следует выбирать в ограниченных случаях: при недоста­точной точности технологического процесса; при неустойчивом технологическом процессе, практически не поддающемся регулированию; при изготовлении ответственных изделий; при приемке сбор­ных изделий, у которых неудачное сочетание отклонений разме­ров деталей может привести к выходу одного из эксплуатацион­ных показателей за пределы допускаемых значений, а по­вышение точности изготовления оказывается экономически нецелесо­образ­ным.

Автоматы для разделения годных деталей на размерные группы целесообразно использовать для решения задач селективной сборки.

Приборы активного контроля позволяют повысить производи­тельность труда, качество изделий и облегчить работу станочников. Применение приборов активного контроля целесообразно при об­работке партии деталей в количестве более 10 шт.

В большинстве случаев предпочтение отдается механизирован­ным измерительным приспособлениям с целью выборочной провер­ки точности процесса обработки. В последние годы стали использо­вать многомерные измерительные приспособления, компануемые из унифицированных элемен­тов.

При линейных измерениях по известному классу точности изде­лия выбирают значение коэффициента А _изм точности измерения (ГОСТ 8.051—81).

Квалитет ИСО	А изм, % (ориентировочно)
2-5
6-7
8-9
10 и грубее

Характерно, что с увеличением допуска на контролируемый размер рекомендуемые значения A _измуменьшаются по сравнению с измерениями особо точных деталей, где А _измпринимают прак­тически максимально допустимыми. Это связано прежде всего с на­личием измерительных средств нужной точности, значительными трудностями обеспечения нормальных условий особо точных изме­рений и введения поправок на систематические составляющие ма­лых погрешностей. Выбрав соответствующее значение А _изм, можно затем определить предел допускаемой погрешности измерения

|D_{д изм}|= А _изм IT ×10^-2.

Основная погрешность измерительного средства должна быть меньше значения |D_{д изм}| рассчитанного по формуле.

Использовать измерительные средства, обеспечивающие значе­ние А _изм меньше предельно допускаемого, можно, но при этом следует учитывать экономические факторы.

Выбор средств контроля основывают на использовании алгорит­ма. В алгоритме предусмотрено, что допускаемая погрешность учитывает состав­ляющие ее погрешности (ГОСТ 8.051—81): изме­рительных средств, температурных деформаций, от измерительного усилия, от субъективности оператора, вносимые установочными мерами. Алгоритм составлен так, что при последовательной раз­работке процессов контроля выбирают для каждого конкретного контролируемого параметра необходимые средства контроля (СК) или обосновывают необходимость проектирования новых.

Алгоритм составлен таким образом, что от процедуры к проце­дуре номенклатура выбираемых средств ограничивается. Выбор СК завершают нахождением одного конкретного СК для каждого конт­ролируемого пара­метра в тех случаях, когда оптимизацию процесса ТК не проводят, или нескольких СК для каждого контролируемого параметра при проведении оптимизации процесса ТК. Окончатель­ное решение об одном СК для каждого контролируемого параметра принимают после комплексного технико-экономического обоснова­ния процесса ТК.

ИДК.

ИДК – это современная рентгеновская аппаратура, позволяющая за короткое время произвести осмотр транспортного средства на наличие тайников (мест, специально изготовленных для незаконного перемещения товаров через таможенную границу, а также специально оборудованных для сокрытия товаров), посторонних вложений, а также удостовериться в соответствии заявленных сведений о перемещаемых товарах.

Действительно, через такие пропускные пункты ежегодно проходят миллионы автомобилей и контейнеров. Злоумышленники могут использовать их для перевозки оружия, наркотических и взрывчатых веществ, контрабанды. Ручной досмотр контейнера или большегрузного автомобиля – процедура длительная и дорогостоящая, требующая привлечения больших людских ресурсов. В связи с этим такая процедура может применяться только избирательно к грузу, вызывающему по каким-либо причинам подозрение. Необходимо обеспечить сотрудников пограничных пропускных пунктов инструментами, позволяющими быстро и эффективно посмотреть внутрь контейнера и проанализировать его содержимое без вскрытия. Такие инструменты существуют – это инспекционно-досмотровые комплексы.

Для досмотра перевозимых грузов на пропускных пунктах используются два основных метода:

- сканирование с помощью высокоэнергетического фотонного излучения, создаваемого ускорителем электронов;
- сканирование с использованием гамма-излучения радиоактивных изотопов кобальта или цезия (Кобальт 60, Цезий 137);
Основной принцип, лежащий в основе использования рентгеновского и гамма излучения состоит в том, что фотоны (гамма-кванты), генерируемые источником излучения, поглощаются и рассеиваются на своем пути в зависимости от плотности и атомной структуры материала, через который они проходят. Детекторная система на приемной стороне содержит элементы, преобразующие дошедшие до них фотоны в электрический сигнал.
Хотя рентгеновское и гамма-излучение являются ионизирующими и при их использовании должны приниматься специальные меры для защиты персонала, для автомобилей и грузов они никакой угрозы не представляют.
В системах на базе ускорителей электронов в качестве детекторов обычно используются сцинтилляционные кристаллы совместно с фотодиодами. В сцинтилляторах фотонное излучение преобразуется в видимый свет, который затем с помощью фотодиодов преобразуется в электрический ток. Величина тока пропорциональна количеству попавших в детектор фотонов.
В системах с использованием гамма-излучения обычно используют специальные детекторные линейки с фотоумножителями, так как излучение используемых в таких системах радиоактивных изотопов имеет существенно меньшую энергию. Достоинством таких систем является непрерывный характер излучения и, следовательно, отсутствие необходимости синхронизации излучающей и детектирующей подсистем. Также такие системы относительно компактны в связи с тем, что подсистема излучения имеет относительно простую конструкцию и небольшие размеры. Недостатком является относительно низкая проникающая способность и существенно меньшее разрешение, связанное с большими габаритными размерами фотоумножителей.

Существуют 3 основных критерия оценки эффективности досмотровых систем:
1. Проникающая способность гамма излучения связана с активностью соответствующих источников (радиоактивных изотопов) и в существующих системах не превышает 180 мм в стали.
Рентгеновские ускорители электронов позволяют получать фотонное излучение с энергиями до 9 МэВ, что обеспечивает проникающую способность в стали до 440 мм.

2. Контрастная чувствительность - второй критерий для досмотра, очень важен для того, чтобы различать предметы внутри контейнера. Чем выше контрастная чувствительность, тем выше вероятность обнаружения подозрительных предметов в грузе.

3. Разрешение - способность различать отдельные детали на картинке. Если поставлена задача найти сотню килограммов наркотиков в контейнере, то достаточно просто увидеть на изображении аномалию, значительно выделяющуюся на фоне остального содержимого контейнера. Но если необходимо, например, обнаруживать компоненты ядерного оружия, то их размеры могут быть достаточно малы. Поэтому необходимо иметь системы с максимально возможным разрешением для эффективного обнаружения подобного рода угроз.
Все три критерия напрямую связаны с уровнем энергии и количеством фотонов, прошедших сквозь материал. Поэтому большое значение имеет выбор источника излучения.
В настоящее время наибольшее распространение получили системы на основе линейных ускорителей электронов (LINAC), но предпринимаются попытки приспособить для использования в этих комплексах ускорители других типов.
Производством оборудования для ИДК в мире занимаются несколько компаний, в частности Smiths Heimann, RapiScan, Nuctech и другие. Более подробно с видами комплексов и их характеристиками вы можете ознакомиться в подразделе Каталог оборудования - Инспекционно-досмотровые комплексы.

Производители обычно подразделяют свою продукцию на 3 группы:
1. Мобильные - устанавливаются на автомобильное шасси и могут свободно перемещаться по дорогам общего пользования. В их состав входит система автономного электропитания (дизель-генератор), что позволяет использовать мобильный комплекс практически везде, где есть более-менее ровная площадка.
2. Перебазируемые и 3. стационарные - устанавливаются в специально оборудованных зданиях. Обычно предполагается, что перебазируемый комплекс можно при необходимости достаточно быстро (в течение 3-4 недель) переместить в другое место, но отечественные требования к радиационной безопасности таких комплексов существенно отличаются от европейских. Свою лепту вносит климат, поэтому на практике и для перебазируемых и для стационарных комплексов в России принято строить капитальные здания.