ITMI20091072A1

ITMI20091072A1 - Strumento manuale di misura di una lunghezza a lettura digitale

Info

Publication number: ITMI20091072A1
Application number: IT001072A
Authority: IT
Inventors: Aldo Ponterio
Original assignee: Giusta Misura S A S Di Aldo Pon Terio & C
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2010-12-18

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

STRUMENTO MANUALE Di MISURA DI UNA LUNGHEZZA A LETTURA DIGITALE

Campo deH’invenzione

La presente invenzione si riferisce a strumento manuale di misura di una lunghezza a lettura digitale quale un calibro, un micrometro o un comparatore. Stato della tecnica

Gli strumenti di misura manuali, detti anche da banco, maggiormente diffusi nell’ambito delia meccanica sono il calibro, il micrometro e il comparatore.

Sono noti gli strumenti di misura quali il calibro a corsoio che risulta quello maggiormente diffuso per la misurazione della distanza tra due pareti opposte con un errore massimo ammesso definito dal costruttore che si attesta sino ai centesimi di millimetro. Esso comprende un corpo a forma di bacchetta graduata e un corsoio, anch’esso graduato nel calibro analogico, atto a scorrere sulla bacchetta per indicare detta distanza.

Il comparatore comprende un'asta cilindrica mobile che scorre all'interno di una guida tubolare, quando viene posto un corpo o viene fatto scorrere sotto l’asta cilindrica, una molletta spinge l’asta cilindrica sulla superficie del corpo così da poter apprezzare le variazioni dell’altezza del corpo. Anche in questo caso l’errore massimo ammesso definito dal costruttore risulta essere nell’ordine del centesimo di millimetro o in alcuni modelli del millesimo di millimetro.

Il micrometro risulta essere più preciso del calibro poiché ha un errore massimo ammesso definito dal costruttore dell’ordine del millesimo di millimetro. Esso si basa sull’avanzamento di una vite della quale si possono apprezzare le frazioni di passo.

I suddetti strumenti da banco sono diffusi sia nella versione a lettura analogica, cioè basandosi sulla lettura di un indice su una scala graduata, sia sono diffusi nella versione a lettura digitale.

Questi ultimi, risultano particolarmente pratici perché consentono di leggere direttamente su un display la distanza misurata senza compiere operazioni aritmetiche di calcolo, così come avviene per esempio, quando di impiega un calibro a corsoio munito di nonio o di apprezzamento della frazione della singola divisione della scala graduata.

Detti strumenti col passare del tempo di deteriorano perdendo in accuratezza per via di deformazioni permanenti o usura meccanica delle parti definenti lo strumento oppure per problemi elettrici relativi alla parte elettronica deputata ad effettuare la misura da mostrare sul display dello strumento che possono introdurre errori sistematici che solitamente sono variabili in funzione del punto di misura.

Dunque, anche se le prestazioni dello strumento definite dal costruttore sono rispettate, esso risulta inservibile per misure di elevata accuratezza.

Tali deterioramenti sono da considerarsi irreversibili, poiché una operazione di aggiustamento, dal termine anglosassone adjustment, dello strumento da banco è impossibile per ['utilizzatore per cui si preferisce sostituire lo strumento, oppure, declassarlo per usi in cui non è richiesta una precisione tale da essere inficiata a causa di tali errori sistematici.

L’operazione di taratura comprende la procedura di leggere con lo strumento in taratura la lunghezza di campioni noti a forma di cubo o parallelepipedo lavorati con altissima precisione al punto di garantire un errore rispetto al valore nominale dell’ordine del decimo di millesimo di millimetro o minore. Confrontando, allora, la misura ottenuta dallo strumento in taratura con la lunghezza nota del campione è possibile determinare gli errori dello strumento, ma come detto sopra non è possibile intervenire su di esso.

Sommario dell'Invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di fornire uno strumento manuale di misura di una lunghezza a lettura digitale atto a risolvere il suddetto problema della perdita di accuratezza.

E’ oggetto della presente invenzione uno strumento manuale di misura di una lunghezza a lettura digitale che, conformemente alla rivendicazione 1, comprende un corpo ed almeno una parte mobile rispetto a detto corpo, mezzi di elaborazione atti a calcolare una misura di uno spostamento di detta parte mobile rispetto al corpo e mezzi di visualizzazione digitale atti a mostrare detta misura caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione sono atti a:

- misurare una lunghezza di un campione noto,

- arrotondare detta misura al valore nominale della lunghezza del campione noto, - calcolare un valore di errore come differenza tra detto valore misurato e detto valore arrotondato e

- correggere una misura di un ulteriore spostamento a mezzo di detto valore di errore.

In questo modo una misura può essere corretta prima di essere mostrata sul display di uno strumento manuale di misura.

Secondo una variante preferita detti mezzi di elaborazione sono atti a calcolare automaticamente detto valore di errore misurando una lunghezza positiva, cioè maggiore di zero, di un campione noto, ricavando per arrotondamento la lunghezza nominale del campione noto e per differenza un corrispondente valore di errore.

Un variante del trovato prevede che uno strumento di misura manuale comprende almeno un tasto o in generale mezzi di interfaccia uomo/macchina attraverso cui detti mezzi di elaborazione si predispongono a memorizzare la misura di un campione noto. Allora, quando viene acquisita una misura di un campione noto essa viene sottratta al valore nominale di detto campione noto per determinare un valore di errore che viene dunque memorizzato da detti mezzi di elaborazione e sommato algebricamente e automaticamente ad ogni esecuzione della misura di uno spostamento di detta parte mobile rispetto al corpo dello strumento.

Una ulteriore variante del trovato prevede che detti mezzi di elaborazione sono atti a memorizzare uno o più valori di errore nell'intervallo di misura in modo da correggere opportunamente una misura a mezzo del valore di errore ricavato rispetto al campione noto più vicino o confrontabile con la lunghezza misurata. Se una misura cade all'interno di un intervallo ai cui estremi sono stati calcolati i valori di errore a mezzo dei relativi campioni noti, allora l’errore relativo a detta misura può essere ottenuto per interpolazione, per esempio lineare.

In altri termini detti mezzi di elaborazione sono atti a effettuare una interpolazione tra due valori di errore corrispondenti a punti estremi di un intervallo contenente una misura di uno spostamento e ad impiegare il valore di errore ottenuto per interpolazione per correggere detta misura di spostamento.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione l’errore di misura di uno strumento di misura manuale, quale un calibro, un micrometro e un comparatore può essere corretto o migliorato in fabbrica e/o successivamente in modo da risolvere i suddetti problemi di deterioramento dello strumento.

E’ pure oggetto della presente invenzione un metodo di messa a punto di uno strumento manuale di misura di una lunghezza a lettura digitale comprendente un corpo ed almeno una parte mobile rispetto a detto corpo, mezzi di elaborazione atti a calcolare lo spostamento di detta parte mobile rispetto al corpo e mezzi di visualizzazione digitale atti a mostrare la misura di detto spostamento, il metodo comprendendo le operazioni di:

- misurare una lunghezza di un campione noto,

Secondo una variante preferita dell’invenzione, detta procedura di messa a punto prevede l’operazione di misurare la lunghezza di un campione noto e di ricavare la lunghezza nominale del campione noto a mezzo di arrotondamento della sua misura dello spostamento e di calcolare un relativo valore di errore come differenza tra detta misura ed il suo valore arrotondato.

Vantaggiosamente, memorizzando diversi valori di errore equispaziati su tutta una scala di misura di uno strumento si può migliorare sensibilmente la sua accuratezza, per cui un calibro conforme con la presente invenzione può raggiungere un errore massimo ammesso inferiore al centesimo di millimetro. Ulteriori vantaggi possono essere ottenuti quando uno strumento manuale è impiegato per misurare oggetti in serie aventi una lunghezza specifica, per cui detti valori di errore, avendo opportuni campioni noti, possono essere concentrati in un intorno di detta lunghezza specifica, in modo da rendere lo strumento particolarmente accurato in detto intervallo.

Inoltre, una modificazione meccanica dello strumento può essere compensata a mezzo di una nuova procedura di messa a punto, in modo da recuperare uno strumento destinato ad essere dimesso.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, uno strumento di misura manuale può ulteriormente comprende un sensore di misura della temperatura in modo che detti mezzi di elaborazione siano in grado di compensare gli effetti della dilatazione termica sulle parti meccaniche dello strumento.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle Figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di uno strumento manuale di misura di una lunghezza a lettura digitale, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

le Fig. 1a, 1b e 1c rappresentano rispettivamente un calibro, un micrometro e un comparatore a lettura digitale;

la Fig. 2 raffigura il confronto tra una retta tratteggiata interpolante i valori di misura di campioni noti ed una retta continua interpolante le lunghezze nominali di detti campioni noti.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell'invenzione Uno strumento di misura manuale a lettura digitale 1 quale un calibro, un micrometro o un comparatore conforme con la presente invenzione comprende un corpo 2, una parte mobile 3 rispetto a detto corpo 2, un display 4 che mostra la misura di detto spostamento, per esempio la misura dell’apertura dei becchi di un calibro e una parte elettronica che è atta a misurare detto spostamento e a mostrare sul display la misura dello spostamento stesso. Generalmente detta parte elettronica può consentire di effettuare detta misura sulla base di una misura potenziometrìca oppure sulla base del conteggio del numero di impulsi generati dalla parte elettronica durante lo spostamento di detta parte mobile rispetto al corpo.

Senza uscire dall’ambito dell’invenzione, detta parte elettronica può effettuare detta misurazione in un qualunque modo di per sé noto, incluse le letture ottiche, effetto Hall, etc..

Può essere eventualmente presente un tasto di accensione dello strumento. Detto tasto può o meno coincidere con un tasto funzione SET che predispone la parte elettronica o mezzi di elaborazione ad acquisire una o più misure di lunghezze relative a campioni noti.

Una successiva pressione sul tasto SET, oppure il raggiungimento di un predefinito numero di campioni da misurare determina la fine della procedura di messa a punto.

Se la parte elettronica di un calibro effettua il conteggio del numero di impulsi e se si suppone che essi non siano equispaziati ovvero non crescano linearmente con lo scorrimento della parte mobile rispetto alla parte fissa, allora, il diagramma in figura 2 rappresenta con una linea tratteggiata una deviazione rispetto alla misura corretta indicata con la linea continua. In particolare, sull’asse delle ascisse sono indicati, in millesimi di millimetro, i valori nominali di campioni noti e sull’asse delle ordinate, in centesimi di millimetro, i valori di misura indicati dallo strumento di misura prima della procedura di messa a punto.

In corrispondenza del punto di misura 20 si rileva un errore Δε di 0,3 unità che possono essere per esempio, centesimi di millimetro, per cui, attraverso la procedura di taratura si acquisiscono, per esempio in modo uniformemente distribuito lungo la scala dei valori ammissibili dallo strumento, cioè del suo campo di misura, gli errori commessi dallo strumento. Allora, i segmenti verticali che congiungono la linea tratteggiata con la linea continua definiscono una funzione errore che può essere impiegata per correggere la successiva misura effettuata dallo strumento prima che essa venga visualizzata sul display.

Detta linea tratteggiata può essere ottenuta semplicemente congiungendo i punti definenti i risultati ottenuti dalla misurazione di campioni noti, oppure a mezzo di una qualunque funzione interpolante nota in sé.

A titolo di esempio, si supponga di impiegare i seguenti campioni di 10,00008 mm, 20,00007 mm, 30,00005 mm etc. per realizzare la messa a punto di uno strumento manuale che implementa una correzione interpolante lineare. Allora se 10 strumento misura, in corrispondenza di detti campioni, 10,020 mm, 20,010 mm e 29,990 mm, detti mezzi di elaborazione ricavano a seguito di detta procedura di arrotondamento, gli errori che risultano essere rispettivamente 0,02, 0,01 e -0,01. In conseguenza di tali errori memorizzati quando lo strumento viene successivamente impiegato per misurare un oggetto il cui risultato di misura è 13,017 mm, a mezzo della funzione inversa della retta di interpolazione lineare calcolata tra gli estremi 10 e 20 mm ed in particolare con le coppie di punti (10,000;10,020) e (20,000;20,010), si determina che la misura corretta è pari a 13,000 mm.

11 concetto può essere esteso a qualunque dispositivo di misura da banco, purché integrante un display di visualizzazione della misura ed un’unita elettronica di elaborazione, in modo da poter integrare in tale unità di elaborazione detti mezzi di memorizzazione atti a memorizzare i risultati di una qualunque sequenza di misurazione di campioni noti, a riordinarli secondo un andamento crescente o decrescente e a calcolare una funzione di correzione uguale ad una funzione di errore inversa a mezzo della quale correggere le successive misure prima di mostrarle sul display. Una variante del dispositivo potrebbe prevede di mostrare a display alternativamente o contemporaneamente la misura corretta con detta funzione di correzione e quella non corretta.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, una variante una volta terminata una procedura di messa a punto detti mezzi di elaborazioni sono atti a mostrare sul display il grado di accuratezza raggiungibile col numero e distribuzione dei campioni nella scala di misura dello strumento stesso oppure in una porzione di essa.

Il grado di accuratezza è calcolabile grazie a formule matematiche e/o statistiche note ad un tecnico che si occupi di metrologia. L’utente utilizzatore dì uno strumento implementante una tale funzionalità, pur rimanendo all’oscuro della teoria alla base di tali stime viene messo facilmente in grado di comprendere se il numero di campioni impiegati per la messa a punto dello strumento è sufficiente a raggiungere un desiderato grado di accuratezza.

Sono chiari i vantaggi derivanti dall’applicazione della presente Invenzione, in particolare si rende possibile:

- mettere a punto strumenti di misura da banco le cui prestazioni si siano deteriorate per problemi meccanici e/o elettrici o per il normale invecchiamento delle parti che influenzano il risultato della misura;

- ottenere misure molto più accurate di quanto sia possibile fare con gli strumenti attuali.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, il metodo oggetto della presente invenzione può essere applicato a qualunque tipo di dispositivo di misura.

Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinate senza peraltro uscire daH’ambito di protezione della presente domanda.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Strumento manuale di misura di una lunghezza a lettura digitale comprendente un corpo (2) ed almeno una parte mobile (3) rispetto a detto corpo, mezzi di elaborazione atti a calcolare una misura di uno spostamento di detta parte mobile rispetto al corpo (2) e mezzi di visualizzazione digitale (4) atti a mostrare detta misura caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione sono atti a - misurare una lunghezza di un campione noto, - arrotondare detta misura al valore nominale della lunghezza del campione noto, - calcolare un valore di errore come differenza tra detto valore misurato e detto valore arrotondato e - correggere una misura di un ulteriore spostamento a mezzo di detto valore di errore.
2. Strumento secondo le rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di elaborazione sono atti a calcolare e memorizzare la misura di due o più di valori di errore in uno o più intervalli di misura in modo da correggere detta misura dello spostamento a mezzo di almeno un valore di errore relativo ad un campione noto di lunghezza confrontabile con la lunghezza dello spostamento misurato.
3. Strumento secondo la rivendicazione 2, in cui, detti mezzi di elaborazione sono atti ad effettuare una interpolazione tra due valori di errore corrispondenti a punti estremi di un intervallo contenente detta misura dello spostamento.
4. Strumento secondo le rivendicazioni 2 o 3, in cui detti mezzi di elaborazione sono atti a ordinare detti valori di errori secondo un ordine crescente o decrescente della lunghezza dei corrispondenti campioni noti.
5. Strumento secondo la rivendicazione 4, in cui detti mezzi di elaborazione sono atti a calcolare una funzione di correzione come funzione inversa di una funzione interpolante detti valori di errore.
6. Strumento secondo le rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di elaborazione sono atti a calcolare e mostrare a mezzo di detti mezzi di visualizzazione digitale (4) il grado di accuratezza di una misura in relazione al numero dei valori di errore memorizzati.
7. Strumento secondo le rivendicazioni precedenti, ulteriormente comprendente un sensore di temperatura collegato con detti mezzi di elaborazione, essendo detti mezzi di elaborazione atti a correggere effetti della dilatazione termica dello strumento sul risultato di una misura effettuata.
8. Strumento secondo le rivendicazioni precedenti, in cui detto strumento (1) è un calibro o un micrometro o un comparatore o similari.
9. Metodo di messa a punto di uno strumento manuale di misura di una lunghezza a lettura digitale comprendente un corpo (2) ed almeno una parte mobile (3) rispetto a detto corpo (2), mezzi di elaborazione atti a calcolare lo spostamento di detta parte mobile rispetto al corpo e mezzi di visualizzazione digitale atti a mostrare la misura di detto spostamento, il metodo comprendendo le operazioni di: - misurare una lunghezza di un campione noto, - arrotondare detta misura al valore nominale della lunghezza del campione noto, - calcolare un valore di errore come differenza tra detto valore misurato e detto valore arrotondato e - correggere una misura di un ulteriore spostamento a mezzo di detto valore di errore.
10. Metodo secondo la rivendicazione 9, ulteriormente comprendente la procedura di memorizzazione di una pluralità di valori di errore relativi ad una pluralità di campioni noti in detti mezzi di elaborazione, essendo detti valori di errore equispaziati o concentrati su una porzione della scala di misura di detto strumento di misura manuale. (FIU/lm)