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Messen und Prüfen - Prüfmittelmanagement

Prüfmittelmanagement und Kalibrierung (Teil 6)

Einfluss der Kalibrierunsicherheit auf die Messunsicherheit

  1. Vor der Ermittlung der Unsicherheit der gegebenen Messaufgabe ist das Messprinzip auszuwählen. Die erforderliche Messunsicherheit UR (R steht für „required“) ist gegeben oder wird festgelegt.
  2. Zur Auswahl eines Messprinzips sind festzulegen bzw. zu ermitteln:
    • Messmethode
    • Messverfahren
    • Bedingungen bei der Messung
    Das Messprinzip muss beibehalten werden.
  3. Auf der Basis technischer Kenntnisse der Einflussfaktoren und deren Einfluss auf die Messung wird ein Berechnungsmodell zur Ermittlung der Messunsicherheit ermittelt.
  4. Dazu werden die einzelnen Messunsicherheitskomponenten bestimmt. Die Unsicherheiten werden durch Kalibrierung ermittelt oder auf Grund vorliegender Erfahrungen oder theoretischer Kenntnisse geschätzt.
  5. Mit Hilfe des Berechnungsmodells wird die Gesamtunsicherheit UE (E steht für „estimated“) geschätzt.
  6. Es wird über die Eignung des Messprinzips entschieden: Wenn UE ≤ UR ist, ist das Messprinzip geeignet. Ist dies nicht der Fall, sind folgende Änderungen möglich (und sollten in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden):
    • Genauere Abschätzung der Gesamtunsicherheit durch Änderung der Annahmen, durch eine genauere Kalibrierung der maßgebenden Einflussfaktoren oder durch ein detaillierteres Modell zur Ermittlung der Gesamtunsicherheit oder durch Verbesserung des Kenntnisstandes über die Einflussfaktoren.
    • Änderungen der Messmethode und/ oder des Messverfahrens und/oder der Messbedingungen Änderung des Messprinzips
    • Änderung der Messaufgabe oder der vorgegebenen Unsicherheit

Bild 1. Zusammenhang zwischen Unsicherheitsbudget und Kalibrierniveau von Prüfmitteln und Normalien

Bei jeder Messung am Produkt stellt sich die Frage, welches Messprinzip geeignet ist, um die erforderliche Messgenauigkeit zu erreichen. Dazu muss zunächst ein Messprinzip ausgewählt werden, um zu untersuchen, ob dieses Messprinzip wirklich die vorgesehene Messaufgabe erfüllt, d.h. dass die Gesamtunsicherheit des Messergebnisses einen bestimmten Betrag nicht überschreitet. Die Messaufgabe könnte zum Beispiel darin bestehen, die Durchmesser von Ventilsitzringen in der Produktion beim Rundschleifen zu vermessen. Die Ringe haben Höhen von 3 bis 7mm, Durchmesser von ca. 30 bis 60mm, Toleranzen von 15 bis 40µm und sollen stichprobenartig geprüft werden.

Dazu müssen zunächst Messmethode, Messverfahren und Bedingungen bei der Messung festgelegt bzw. ermittelt werden. Als Messmethode wird zunächst eine Zweipunktmessung mit einem Festpunkt und einem Messpunkt festgelegt. Die Messung erfolgt als Vergleichsmessung zu einem Endmaß mit Hilfe einer digitalen Messuhr.

Zur Ermittlung der Messunsicherheit muss ein Unsicherheitsbudget aufgestellt werden. Dieses enthält die Unsicherheitskomponenten, deren Größe und deren mathematische Zusammenhänge. Zur Ermittlung des Unsicherheitsbudgets wird in folgenden Schritten vorgegangen:

  1. Bestimmung der Gleichung zur Ermittlung des Messwertes
  2. Ermittlung und Festlegung von Korrekturgrößen zur Kompensation von bekannten systematischen Fehlern
  3. Ermittlung aller bedeutenden Einflussgrößen (Unsicherheitskomponenten)
  4. Berechnung der Standardunsicherheiten (u)
  5. Ermittlung der Korrelationen zwischen den Einflussgrößen
  6. Berechnung der Gesamtunsicherheit
  7. Bestimmung des Ergebnisses (Vertrauensbereich)

Auf der folgenden Seite werden die einzelnen Schritte noch einmal erläutert.


Inhaltsverzeichnis

Autor: Michael Cassel

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