Nazwa modułu: Metrologia 1 Rok akademicki: 2030/2031 Kod: RBM-1-406-s Punkty ECTS: 3 Wydział: Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 4 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr inż. Nieciąg Halina (hnieciag@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Dudek Piotr (pdudek@agh.edu.pl) dr inż. Nieciąg Halina (hnieciag@agh.edu.pl) dr inż. Zagórski Krzysztof (zagkrzys@agh.edu.pl) dr inż. Góral Tomasz (tgoral@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Posiada elementarną wiedzę z zakresu podstaw metrologii. BM1A_W01, BM1A_W02, BM1A_W04 Kolokwium M_W002 Rozróżnia i rozumie podstawowe metody pomiarowe stosowane w metrologii wielkości geometrycznych. BM1A_W01, BM1A_W16 laboratoryjnych, Zaliczenie laboratorium M_W003 Zna zasady działania i właściwości typowego sprzętu pomiarowego stosowanego w metrologii technicznej i jego parametry metrologiczne. BM1A_W04, BM1A_W11, BM1A_W16 laboratoryjnych M_W004 Rozróżnia odmiany błędów oraz posiada znajomość metod ich szacowania. BM1A_W01, BM2A_W05, BM2A_W06 laboratoryjnych, Kolokwium, Wykonanie ćwiczeń 1 / 8
M_W005 Zna podstawowe metody analizy i oceny dokładności wyników pomiarów. BM1A_W01, BM2A_W05, BM2A_W06, laboratoryjnych, Wynik testu zaliczeniowego M_W006 Orientuje się w nowoczesnych kierunkach rozwoju technik pomiarowych stosowanych w kontroli postaci geometrycznej wyrobu, w szczególności ma wiedzę w zakresie budowy, działania i możliwości oprogramowania współrzędnościowych systemów pomiarowych. BM1A_W13, BM1A_W14, laboratoryjnych, Wynik testu zaliczeniowego M_W007 Posiada wiedzę o stanie aktualnym i najnowszych trendach rozwojowych technik oceny warstwy wierzchniej wyrobu. BM1A_W04, BM1A_W13, BM1A_W14, BM1A_W16, laboratoryjnych, Wynik testu zaliczeniowego M_W008 Zna podstawowe metody i narzędzia sterowania jakością procesów produkcyjnych i stosowane w analizie systemów pomiarowych. BM1A_W08, BM1A_W11, BM1A_W15, BM1A_W16, BM2A_W11, BM2A_W13 Aktywność na zajęciach, Wynik testu zaliczeniowego M_W009 Zna układ tolerancji normalnych i pasowań wykorzystywanych w budowie maszyn oraz specyfikację geometrii wyrobów. BM1A_W04, BM1A_W09 Kolokwium, Wykonanie ćwiczeń, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych Umiejętności M_U001 Potrafi rozpoznać i zinterpretować wymagania dokładności części maszyn w dokumentacji technicznej oraz zaplanować na tej podstawie czynności pomiarowe. BM1A_W04, BM1A_W16 laboratoryjnych M_U002 Potrafi przeprowadzić analizę wyników pomiaru i na tej podstawie dokonać oceny dokładności wyrobu. BM1A_W01, BM2A_W05, BM2A_W06, laboratoryjnych, Kolokwium M_U009 Posługuje się typowymi przyrządami pomiarowymi długości i kąta oraz potrafi ocenić ich stan i poprawność pomiarów. BM1A_W16 Aktywność na zajęciach, laboratoryjnych Kompetencje społeczne M_K001 Pracuje samodzielnie i w zespole. Wykazuje dbałość o powierzony sprzęt i odpowiedzialność za powierzone zadanie i jego rezultaty. BM1A_W16 Aktywność na zajęciach,, laboratoryjnych Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć 2 / 8
Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um Zajęcia seminaryjne Zajęcia praktyczne Inne Zajęcia terenowe Zajęcia E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 M_W004 M_W005 M_W006 M_W007 M_W008 M_W009 Umiejętności M_U001 Posiada elementarną wiedzę z zakresu podstaw metrologii. Rozróżnia i rozumie podstawowe metody pomiarowe stosowane w metrologii wielkości geometrycznych. Zna zasady działania i właściwości typowego sprzętu pomiarowego stosowanego w metrologii technicznej i jego parametry metrologiczne. Rozróżnia odmiany błędów oraz posiada znajomość metod ich szacowania. Zna podstawowe metody analizy i oceny dokładności wyników pomiarów. Orientuje się w nowoczesnych kierunkach rozwoju technik pomiarowych stosowanych w kontroli postaci geometrycznej wyrobu, w szczególności ma wiedzę w zakresie budowy, działania i możliwości oprogramowania współrzędnościowych systemów pomiarowych. Posiada wiedzę o stanie aktualnym i najnowszych trendach rozwojowych technik oceny warstwy wierzchniej wyrobu. Zna podstawowe metody i narzędzia sterowania jakością procesów produkcyjnych i stosowane w analizie systemów pomiarowych. Zna układ tolerancji normalnych i pasowań wykorzystywanych w budowie maszyn oraz specyfikację geometrii wyrobów. Potrafi rozpoznać i zinterpretować wymagania dokładności części maszyn w dokumentacji technicznej oraz zaplanować na tej podstawie czynności pomiarowe. + - + - - - - - - - - + - + - - - - - - - - + - + - - - - - - - - 3 / 8
M_U002 M_U009 Potrafi przeprowadzić analizę wyników pomiaru i na tej podstawie dokonać oceny dokładności wyrobu. Posługuje się typowymi przyrządami pomiarowymi długości i kąta oraz potrafi ocenić ich stan i poprawność pomiarów. - + + - - - - - - - - - - + - - - - - - - - Kompetencje społeczne M_K001 Pracuje samodzielnie i w zespole. Wykazuje dbałość o powierzony sprzęt i odpowiedzialność za powierzone zadanie i jego rezultaty. - - + - - - - - - - - Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Informacje wstępne. Wprowadzenie do metrologii. Krótki rys historyczny rozwoju metrologii. Rola i miejsce metrologii w systemach produkcyjnych, jej podział. Zadania metrologii prawnej. Zadania metrologii wielkości geometrycznych i jej powiązanie ze specyfikacją geometrii wyrobów (GPS). Podstawowe pojęcia metrologii. Struktura procesu pomiarowego. Współczesna interpretacja pomiaru. Międzynarodowy układ jednostek miar (SI). Jednostki długości i kąta. Wzorce i przyrządy pomiarowe. Przyrządy pomiarowe Dobór wyposażenia do zadania pomiarowego. Interpretacja wymagań wg ISO 14125. Kryterium ekonomiczne. Model przyrządu. Podstawowe właściwości metrologiczne przyrządu. Klasyfikacja przyrządów i narzędzi pomiarowych. Przegląd uniwersalnych przyrządów do pomiaru wymiarów liniowych i kąta. Pomiary powierzchni złożonych i przyrządy do ich realizacji. Typowe błędy własne związane z konstrukcją przyrządu. Błąd wskazania przyrządu i sposób jego wyznaczania. Metody eliminacji i korekcja błędów. Metody pomiarowe Klasyfikacja i opis metod pomiarowych. Identyfikacja i analiza błędów wybranej metody. Pomiary struktury geometrycznej warstwy wierzchniej. Tolerancje geometryczne wg ISO 1101. Pojęcie profilu pierwotnego, profilu falistości, profilu chropowatości. Metody i sposób oceny 2D struktury geometrycznej powierzchni. Krzywa nośności Abbota-Firestone a. Przestrzenny opis powierzchni. Wyrażanie i wyznaczanie niepewności pomiaru Podstawowe pojęcia teorii niepewności i ich zastosowanie. Klasyfikacja i charakterystyka błędów. Matematyczny model błędów. Deterministyczny i losowy model pomiaru. Źródła niepewności pomiaru. Metody szacowania niepewności. Elementy statystyki i rachunku prawdopodobieństwa w teorii niepewności. Metoda A szacowania niepewności. Metoda B szacowania niepewności. Współczynnik rozszerzenia i przybliżone metody jego wyznaczenia. Współrzędnościowe systemy pomiarowe 4 / 8
Koncepcja metrologii współrzędnościowej. Model pomiaru współrzędnościowego. Rodzaje współrzędnościowych systemów pomiarowych. Rozwiązania konstrukcyjne współrzędnościowych maszyn pomiarowych. Podstawowe zespoły maszyn. Rodzaje systemów pomiaru położenia stosowanych w współrzędnościowych systemach pomiarowych. Głowice pomiarowe rodzaje, zasady działania. Kalibracja układu głowic. Zagadnienia techniki współrzędnościowej Źródła błędów pomiaru współrzędnościowego. Analiza dokładności systemów współrzędnościowych. Niepewność w technice współrzędnościowej wg ISO 15530. Nadzór dokładności i kontrola maszyn współrzędnościowych wg ISO 10360, VDI/VDE 2617. Metody i narzędzia wzorcowania współrzędnościowych maszyn pomiarowych. Integracja maszyn współrzędnościowych w systemach zapewnienia jakości. Systemy mobilne. Maszyny hybrydowe i centra pomiarowe. Metody optyczne stosowane w technikach współrzędnościowych. Jakość systemu pomiarowego Jakość systemu pomiarowego. Sterowanie jakością produkcji w systemach wytwarzania. Pojęcie SPC. Źródła zakłóceń w procesach wytwarzania. Analiza stabilności i zdolności procesu produkcyjnego oraz systemów pomiarowych dla potrzeb SPC. Wskaźniki zdolności procesu. Sterowalność procesu. Cechy i miary jakości procesów pomiarowych. Metody analizy systemów pomiarowych (MSA). Analiza GR&R. Kryteria oceny poziom wskaźników MCI. Nadzorowanie wyposażenia pomiarowego w systemach zarządzania jakością. Czynności metrologiczne. Spójność pomiarow. Hierarchiczny układ sprawdzań. Metody sprawdzania przyrządów. Zajęcia zaliczeniowe Pisemne kolokwium zaliczeniowe z teorii. Ćwiczenia audytoryjne Specyfikacje geometrii wyrobów Odchyłki wymiaru, odchyłki geometryczne, chropowatość powierzchni. Rodzaje i definicje wymiaru. Interpretacja wymiaru. Układ tolerancji. Klasy dokładności. Wyznaczanie tolerancji i odchyłek wymiarowych. Elementy analizy wymiarowej Działania na wymiarach tolerowanych. Bazy. Obliczanie łańcuchów wymiarowych. Pasowania i ich parametry. Przykłady doboru i obliczania pasowań. Zamienność części. Przekazanie tematów projektu nr 1 ( Analiza tolerancji ). Podstawy statystyki i rachunku prawdopodobieństwa Typowe rozkłady stosowane w metrologii. Wyznaczanie podstawowych parametrów statystycznych. Konstrukcja histogramu. Rozkład Gaussa i jego cechy. Rozkład t- Studenta. Rozkład prostokątny. Przedziały ufności. Opracowanie wyniku pomiaru na podstawie wielokrotnych pomiarów. Przykłady obliczeniowe. Oddanie projektu nr 1. Budżet niepewności. Opracowanie budżetu niepewności dla danego zadania pomiarowego. Przykłady wyznaczania niepewności dla metody bezpośredniej i pośredniej.szacowanie niepewności dla pomiarów realizowanych technika współrzędnościową. Przykłady obliczeniowe. Przekazanie tematów projektu nr 2 ( Błędy i niepewność w pomiarach ). 5 / 8
Pomiary mikro- i makrogeometrii Tolerancje geometryczne według ISO 1101. Chropowatość w dokumentacji technicznej. Metody wyznaczania parametrów chropowatości w programie Topografia IZTW. Odchyłki wymiaru, odchyłki geometryczne, parametry chropowatości powierzchni. Zasada maksimum, zasada powłoki (Taylora). Sprawdzian. Końcowy pisemny sprawdzian wiadomości (test i zadania). Oddanie projektu nr 2. Ćwiczenia laboratoryjne Pomiary długości i kąta w warunkach kontroli końcowej wyrobu oraz statystycznego sterowania procesem Pomiary z wykorzystaniem przyrządów suwmiarkowych, mikrometrycznych, średnicówką mikrometryczną, kątomierzem, wysokościomierzem. Eksperymentalne wyznaczenie niepewności pomiaru. Opracowanie wyniku pomiaru. Pomiary gwintów walcowych zewnętrznych Pomiary średnicy podziałowej gwintu zewnętrznego przy pomocy mikrometrów do gwintów MMGe. Pomiary średnicy podziałowej, skoku, kątów zarysu gwintu zewnętrznego za pomocą mikroskopu warsztatowego. Pomiary średnicy podziałowej gwintu zewnętrznego metodą pośrednią trójwałeczkową. Projektowanie i nadzorowanie sprawdzianów Projekt i kontrola za pomocą optimetru pionowego wymiarów sprawdzianu tłoczkowego. Projekt i kontrola metodą różnicową sprawdzianu do wymiarów zewnętrznych (szczękowego) za pomocą optimetru poziomego. Pomiary chropowatości powierzchni Pomiary stykowe chropowatości powierzchni przyrządem T1000E próbek obrobionych różnymi sposobami obróbki mechanicznej. Rejestracja profilu na profilografometrze Kalibr. Pokaz możliwości profilometru TOPO 01. Interpretacja wyników na podstawie uzyskanych wartości parametrów chropowatości. Wybrane metody pomiarów chropowatości powierzchni metodami optycznymi. Pomiary na współrzędnościowej maszynie Global f-my Hexagon Praktyczne zapoznanie z budową i obsługą maszyn pomiarowych. Projektowanie procesu pomiarowego wybranej części maszynowej na współrzędnościową maszynę pomiarową. Praktyczne aspekty strategii pomiaru, strategii próbkowania, kwalifikacja trzpieni pomiarowych. Interpretacja i raportowanie wyników pomiaru. Skanowanie przy wykorzystaniu ramienia pomiarowego ROMER Praktyczne zapoznanie z budową i obsługą współrzędnościowego ramienia pomiarowego. Pomiary optyczne metodą triangulacyjną. Opracowanie chmury punktów za pomocą programu PoliWorks i GOM. Raportowanie i interpretacja wyników pomiaru. Zajęcia zaliczeniowe Sposób obliczania oceny końcowej Średnia ważona ocen cząstkowych: 1. Ocena z sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych (0,3); 6 / 8
2. Ocena z sprawdzianu i projektów z ćwiczeń audytoryjnych (0,4); 3. Sprawdzian zaliczeniowy z wykładu (0,3). Obecność obowiązkowa na laboratorium i ćwiczeniach audytoryjnych (100%). Zaliczenie z ćwiczeń audytoryjnych obejmuje opracowanie i zaliczenie dwóch projektów. Wymagania wstępne i dodatkowe Znajomość rysunku technicznego. Geometria analityczna. Trygonometria. Podstawy analizy matematycznej. Rachunek pochodnych funkcji. Podstawy rachunku prawdopodobieństwa. Zalecana literatura i pomoce naukowe Literatura podstawowa: 1. Jakubiec W., Malinowski J.: Metrologia wielkości geometrycznych (wydanie 5), Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006. 2. Ratajczyk E.: Współrzędnościowa technika pomiarowa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005. 3. Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni. Zarys kształtu, falistość i chropowatość. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008. 4. Humienny Z. (ed) i in.: Specyfikacje geometrii wyrobów (GPS). Podręcznik europejski. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2004. Literatura uzupełniająca: 1. Malinowski J., Jakubiec W., Płowucha W.: Pomiary gwintów w budowie maszyn. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008. 2. Adamczak S., Makieła W.: Metrologia w budowie maszyn. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2004. 3. Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik. Główny Urząd Miar, Warszawa 1999. 4. Piotrowski J., Kostyrko K.: Wzorcowanie aparatury pomiarowej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000. Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Na każdym wykładzie sprawdzana jest obecność. Obowiązuje zaliczenie sprawdzianu z wykładów. Studenci posiadający 70% frekwencję są zwolnieni ze sprawdzianu. 7 / 8
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie do zajęć Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Wykonanie projektu Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 14 godz 14 godz 14 godz 26 godz 9 godz 8 godz 4 godz 1 godz 90 godz 3 ECTS 8 / 8