Перспективы развития метрологии

Высокие показатели качества и стабильность процессов производства зависят  от многих факторов, одним из которых является эффективный контроль параметров изделий на всех этапах технологического цикла. На каждом предприятии стройматериалов имеется отдел технического контроля. Измерительные операции, выполняемые в системе технического контроля, являются важнейшим инструментом для получения информации о параметрах изделия. Степень эффективности технического контроля зависит, в первую очередь, от достоверности результатов измерений контролируемых параметров. В процессе осуществления технического контроля изделий контролером выполняются измерения с целью установления соответствия параметров изделия заданным нормам. На основании результата измерения контролером принимается решение об отбраковке изделия. В идеале необходимо пропустить все изделия, которые удовлетворяют заданным нормам на измеряемые параметры, и не пропустить не удовлетворяющие этим нормам изделия. Однако в результате неточностей измерений могут появиться ошибочные выводы о пригодности изделия – так называемые ошибки первого рода и ошибки второго рода. Ошибкой первого рода считают признание по результатам измерения в действительности годного изделия негодным, ошибкой второго рода – наоборот, признание в действительности негодного изделия годным. Возможность появления ошибочных выводов о пригодности изделия влечет за собой необходимость оценивать и контролировать такие показатели, как «риск изготовителя» и «риск потребителя или заказчика». Риск изготовителя определяется относительной долей неправильно забракованных годных изделий среди всех признанных по результатам контроля дефектными. Риск заказчика определяется относительной долей неправильно пропущенных дефектных изделий среди всех признанных по результатам контроля годными.

Неточности измерений, приводящие к появлению ошибок первого и второго рода, могут быть вызваны различными факторами, объективными и субъективными. Прежде всего, точность выполненного измерения на участке технического контроля изделия зависит от выбранного средства измерения. В общем случае к факторам, влияющим на точность средств измерений, относятся источники многообразных инструментальных погрешностей. Это, например, инструментальные погрешности, присущие данной конструкции (особенно это касается средств измерений, имеющих подвижные части и, как следствие, «люфты», «зазоры», и т.д.), инструментальные погрешности, которые могут появляться вследствие старения или износа средств измерений, а также несовершенства или неправильности технологии их изготовления. Кроме того, даже неправильная установка средств измерений перед началом и во время процесса измерения может привести к искажению результата измерения. Несомненно, что влияние на точность результатов измерений оказывает соблюдение сроков периодичности поверки (калибровки) средств измерений.

Для совершенствования контрольных измерений при техническом контроле необходимо создать научно обоснованную программу по снижению вариации процесса измерений и повышению их точности с целью минимизации вероятности появления ошибок контроля.

К сожалению, не просто найти конкретные методы выражения технического, экономического или социально-полезного эффекта от измерений для их планирования и выполнения в оптимальном объеме с необходимой точностью. Но одно ясно, что недостаточная точность, недостоверность и ограниченный объем измерительной информации влечет за собой низкое качество выпускаемой продукции, дезориентацию в исследованиях, искажение результатов измерений и в итоге – огромные потери материальных средств.

4. Метрологическое обеспечение строительства.

Метрологическое обеспечение строительства - комплекс мероприятий, проводимых с целью систематического выполнения метрологических функций, соблюдения правил, норм и требований, направленных на повышение качества, надежности, единства и точности измерений в процессе проектирования, изготовления и эксплуатации строительной продукции научно-исследовательскими, проектными, монтажными организациями и отдельными исполнителями работ.    

Единство измерений как одно из слагаемых метрологического обеспечения  строительства зданий и сооружений - это такое состояние измерений, при котором результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.    

Обеспечение единства измерений достигается  установлением допустимых к применению единиц физических величин, используемых для выражения (представления) результатов  измерений; разработкой и выполнением правил, определяющих порядок подготовки, выполнения измерений, обработки и представления результатов; проведением государственного метрологического надзора и ведомственного контроля за выполнением метрологических правил, устанавливаемых законодательной метрологией. 

Важнейшим элементом единства измерений  является соблюдение единообразия средств  измерений путем обеспечения  в процессе эксплуатации соответствия их характеристик заданным требованиям.

Другое слагаемое метрологического обеспечения - точность измерений - характеризуется близостью результатов к истинному значению измеряемой величины и достигается путем установления норм точности и аттестации методик выполнения измерений.     

Таким образом, метрологическое обеспечение  сводится практически к функционированию метрологических органов и метрологическому контролю за проектированием, изготовлением  и эксплуатацией строительной продукции .

Задачи метрологического обеспечения:

• безопасность и качество строительной продукции
• улучшение организации строительного производства
• уменьшение трудоемкости измерений
• применение научно-технических достижений
• обеспечением единства измерений
• метрологическое сопровождение сертификации продукции.

Возможность достижения точности измерений осуществляется за счет метрологического обеспечения. Несвоевременные и недостоверные данные отрицательно влияют на качество строительства, а, следовательно на его безопасность.

Основными целями метрологического обеспечения строительства являются:

1.повышение качества и экологической  безопасности строительной продукции;

2.повышение эффективности управления  строительным производством;

3. обеспечение метрологического  сопровождения сертификации продукции;

4.повышение эффективности экспериментов и испытаний.

Цели метрологического обеспечения строительства зданий и сооружений достигаются решением следующих задач: 

1.определением основных направлений использования научных и технических достижений;

2.при получении измерительной информации;

3.обеспечением единства измерений, установлением допускаемых к применению единиц физических величин;

4.стандартизацией правил и положений в области метрологического обеспечения проектирования, изготовления и эксплуатации строительной продукции; определением рациональной номенклатуры измеряемых параметров, допустимых пределов их изменений и норм точности измерений; 
5.установлением номенклатуры технических средств метрологического обеспечения (их создание, хранение и эксплуатация); 
6.проведением анализа состояния метрологического обеспечения с применением количественных критериев оценки эффективности мероприятий по совершенствованию измерений и оптимизации образцовых и рабочих средств измерений;

7.метрологической экспертизой конструкторской и технологической документации; 
8.внедрением государственных и ведомственных нормативных документов.

Метрологическое обеспечение является средством решения задач повышения  качества строительства. Без точной и объективной метрологической  информации невозможно обеспечить эффективность строительного производства и высокое качество зданий и сооружений, поэтому к измерительной информации предъявляются следующие требования:  
1.результаты измерений должны быть выражены в узаконенных единицах; 
2.погрешность выполняемых измерений должна быть достаточно точно известна;

3.погрешность не должна превышать пределов допустимых значений. 
 Первые два требования соответствуют понятию единства измерений.

Обеспечение единства и требуемой  точности измерений объединяют на производстве понятием "метрологическое обеспечение". Выполнение мероприятий метрологического обеспечения основывается на использовании системы государственных эталонов единиц физических величин, образцовых и рабочих средств измерений, стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов, а также системы обязательной государственной и ведомственной поверки и аттестации средств измерений.

Выполнение мероприятий метрологического обеспечения строительства зданий и сооружений требует определенных экономических затрат. Однако при хорошо организованном метрологическом контроле на всех этапах создания строительной продукции ее качество повышается за счет снижения брака, переделок и сохранения материальных ресурсов.

5. Современные приборы в строительстве  

В настоящее время лазерные приборы заменяют многие традиционные измерительные инструменты. Качественные характеристики современных лазеров преодолели многие ограничения, свойственные традиционным инструментам, и позволяют существенно упростить и расширить спектр контрольно-измерительных работ в строительстве.  
  Достаточно направить лазерный прибор в нужную сторону и включить его, и вот уже перед глазами четко видимая вертикальная или горизонтальная линия-ориентир. Сфера использования подобных устройств чрезвычайно широка. Они с успехом заменяют, например традиционные отвес и уровень, поэтому применение им найдется везде, где нужна точная горизонтальная или вертикальная разметка.  
  В настоящей статье рассмотрим лазерные приборы (инструменты) компаний TOPCON и Nedo.  
  В зависимости от области применения современные лазерные инструменты делятся на три основные категории: лазеры для внутренних работ, для внешних работ и лазеры, использующиеся как компоненты систем управления строительной техникой.  
  Любой лазерный инструмент TOPCON имеет прочный корпус (рис. 1), открытый или защищенный специальными стеклами вращательный элемент, съемный модуль питания (на батареях или аккумуляторах), излучающий видимый (красного или зеленого цвета) или невидимый инфракрасный лазерный луч и панель управления. Лазерный луч, излучающийся вращательным элементом, формирует в пространстве плоскость горизонтальную или с уклонами по одному или двум взаимно перпендикулярным направлениям (рис. 2). Некоторые модели лазерных приборов TOPCON имеют возможность задания еще двух лучей, перпендикулярных лазерной плоскости, например, в качестве отвесов.  
  Лазерные инструменты для внутренних работ вобрали в себя наибольший перечень современных технологий, что делает их максимально универсальными. Они могут быть использованы и для нивелирования поверхностей, для передачи осей на монтажные горизонты, для выверки и контроля конструкций по вертикали и многого другого.  
  Рассмотрим, пожалуй, самые привлекательные новшества лазерных инструментов.  
  Технология SmartScan. Комплект инструмента включает в себя несколько пластиковых марок красного цвета с наклеенными на них микроотражательными пленками (рис. 3). При внесении такой марки в зону плоскости, создаваемой вращающимся лазерным лучом, инструмент начинает сканировать только тот сектор пространства, где находится марка. По желанию рабочий может регулировать с помощью той же марки ширину сектора. Преимущество в том, что при этом гарантируется более контрастное изображение линии, отбиваемой лазерным лучом. Через некоторое время после определения сектора работы марку можно убрать, инструмент будет продолжать работу без изменений. В это время рабочий может выполнить необходимые измерения, нанесение на объект меток и т.д. Повторное внесение марки в сектор переводит инструмент в обычный режим вращения луча в диапазоне 360°. Данный режим работы может быть использован при удалении от инструмента до 60 м.  
  Технология SmartFocus. В некоторых моделях лазерных приборов компании TOPCON установлено ручное или автоматическое (при использовании марки) фокусирование лазерного луча. Учитывая, что размер пятна лазерного луча увеличивается с удалением от инструмента, японские конструкторы установили в него специальную дальномерную систему, определяющую расстояние до марки и размер пятна до 1-1,5 мм. Ту же процедуру можно выполнить вручную с помощью специальных клавиш на панели управления инструмента.  
  Технология SmartPlumb. При установке в горизонтальное положение и нажатии одной клавиши, инструмент автоматически генерирует луч вниз, вдоль отвесной линии. Эта процедура необходима для создания вертикальной опорной плоскости, проходящей через заданную точку на земле или полу (рис. 4).  
  Технологии SmartSlope и SmartLine. Технология SmartSlope используется для создания опорной плоскости с уклоном по одному или двум взаимно перпендикулярным направлениям. В направлении уклона на необходимой высоте устанавливается специальная цель. После запуска с панели управления прибора процедуры автоматической установки уклона, вращательный элемент начинает наклоняться в данном направлении до тех пор, пока лазерная плоскость не будет проходить точно через центральную область цели (рис. 5).  
  Подобный принцип используется и в технологии SmartLine, но только для ориентирования вертикальных плоскостей (рис. 6).  
  Лазерные приборы Nedo (рис.7 и 8) можно сравнить с небольшим нивелиром. Однако, в отличие от последнего, снабженного встроенной оптической трубой, данные приборы оснащены встроенным лазерным диодом, который испускает остросфокусированный горизонтальный луч. Эти приборы позволяют надежно и точно составить метрическую опорную сетку, проверить соосность, выполнить перенос высот и другие работы по разметке помещений. Наибольшей популярностью в строительных организациях пользуются следующие инструменты:  
  - лазерный уровень Nedo Liner с преломляющей призмой 90° и юстировочной плитой, оснащенные поворотной шкалой 360°, обеспечивающей возможность маркировки углов  
  - ротационный лазер Nedo Benjamin с приемником лазерного луча. Самый маленький в мире ротационный лазер. Применяется для нанесения метровых рисок при проведении внутренней отделки, для работ по укладке полов и плиток, для нивелирования окон, надзора над строительными сооружениями  
  - ротационный лазер Nedo Primus самонивелирующийся, с лучом-отвесом и функцией сканирования, с пультом радиоуправления - идеальный инструмент для быстрой и безошибочной выверки и провешивания линий, особенно при проведении монтажных работ одним человеком  
  - прибор Cross Liner II - практичный самоустанавливающийся лазерный уровень для быстрого нивелирования и провешивания - отличается простотой обслуживания. Им можно независимо друг от друга включать горизонтальный и вертикальный лазерные лучи, которые образуют две, пересекающиеся под прямым углом, лазерные плоскости. Прибор имеет поворотный диск 360° и может быть установлен на штативе или настенном кронштейне  
  - новый генератор лазерной линии Nedo Strait-Line Laser обеспечивает проекцию лазерной линии в вертикальной или горизонтальной плоскости или под любым углом.  
  Идеальный прибор для работ по внутренней отделке, устройству полов, лестниц, окон, перегородок и многочисленных других случаев применения профессионалами и любителями.  
  Применяя принадлежности к лазерным приборам Nedo - короткие алюминиевые штативы, в том числе с телескопическими насадками, телескопические рейки с отражателями, специалисты получают идеальный инструмент для выполнения всех видов отделочных работ любой сложности.  
  Таким образом, используя лазерные приборы и инструмент, строители получают надежного и точного помощника, способного работать в любых условиях и в любое время суток.         

ДАЛЬНОМЕРЫ

Эти инструменты, которые в обиходе именуют  лазерными рулетками, приходят на смену обычным линейкам и рулеткам. Они намного точнее традиционного механического инвентаря и гораздо удобнее в использовании. Основное предназначение дальномеров становится очевидным из их названия. Достаточно направить лазерный луч в нужном направлении, и расстояние до объекта мгновенно высветится на дисплее прибора. Однако кроме банального расчета длин такие приборы способны выполнять еще целый ряд полезных функций. Практически все новейшие модели умеют вычислять площадь, объем, замерять диагонали и т. п. Некоторые из них оборудованы специальной откидной скобой, позволяющей измерять расстояния от выбранной точки до внутренних углов поверхностей, проемов, щелей и пр. Установка на штатив, который еще больше облегчает работу, предусмотрена не во всех устройствах, поэтому покупателям дальномеров нужно уточнять наличие данной опции.

ПОСТРОИТЕЛИ ТОЧЕК

Они предназначены  для разметочных работ при  возведении каркасных конструкций, перегородок, арок и отверстий. Одни из самых удобных среди этих лазерных новинок - пяти - лучевые построители. Установленные в любом месте помещения, они могут испускать тонкие и абсолютно прямые нити света в пяти взаимоперпендикулярных направлениях: направо и налево от себя, вверх, вниз и прямо вперед. Обычно построители точек имеют механизм самовыравнивания, благодаря которому автоматически ориентируют свои лазерные лучи строго в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Именно поэтому их смело можно использовать в качестве уровня или отвеса. Показания будут исключительно точными. 

ПОСТРОИТЕЛИ ПЛОСКОСТЕЙ

Еще более впечатляющими  возможностями обладают лазерные построители  плоскостей. Большинство из них способно задавать местоположение сразу двух поверхностей: горизонтальной и перпендикулярной ей - вертикальной. Это заметно ускоряет и упрощает для мастеров такие кропотливые операции, как устройство бетонной стяжки, выравнивание потолков, укладка плитки, наклеивание обоев, монтаж пластиковых панелей и подвесных конструкций. Некоторые устройства способны строить наклонную плоскость под заданным углом к горизонту. Особое место в ряду приборов, которые можно отнести к построителям плоскостей, занимают так называемые лазерные нивелиры —с их помощью удается задать полную горизонтальную поверхность. 

ЛАЗЕРНЫЕ  УГОЛЬНИКИ

Данные приборы - современная альтернатива линейкам - угольникам и транспортирам. С их помощью очень просто проводить перпендикуляры и проверять точность уже построенных углов. Достаточно приложить такой инструмент к ровной поверхности, и он спроецирует на нее лазерный угол. Существуют приборы, способные проецировать лучи не только под прямым углом, но и под любым другим, который требуется мастеру. 
Еще одним практичным приспособлением является своеобразный гибрид лазерного уровня и электронного угломера. Он может задавать и плоскость, и прямую линию, и угол. Таким мультифункциональным инструментом удобно, например, рассчитывать уклон сливных канализационных труб, скошенного потолка мансарды и пр.