Original title:
Stanovení přesnosti měření v nanometrologii
Translated title:
Determination Accuracy of Measurement in Nanometrology
Authors:
Šrámek, Jan ; Číp, Ondřej (referee) ; Tykal, Miroslav (referee) ; Jankových, Róbert (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2019
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[cze][eng]
Předkládaná disertační práce se zabývá měřením velmi malých rozměrů v nanometrologii pomocí dotykové nano-sondy, která je součástí třísouřadnicového měřicího stroje. V práci je prezentován nově vypracovaný přístup k problematice hodnocení přesnosti měření v oblasti přesného měření délky. Cílem práce je rozšíření možností měření prováděných na popisovaném přístroji a vytvoření návrhu postupu měření malých součástí včetně stanovení přesnosti měření tohoto přístroje při jeho použití v nanometrologii. Práce prezentuje nově vytvořený postup výpočtu nejistoty měření, který byl základní součástí stanovení přesnosti měření přesného třísouřadnicového měřicího stroje (dále jen nano-CMM). V první části disertační práce je uvedena analýza současného stavu v oblasti vyhodnocování přesnosti měření při realizaci přesných měření délky. Jsou zde definovány a popsány jednotlivé metody používané pro stanovení přesnosti měření nano-CMM. Je zde kladen důraz zejména na aparát stanovení nejistoty měření, kdy je čerpáno z autorových zkušeností z praxe metrologa pracujícího v laboratoři Oddělení Primární nanometrologie a technické délky Českého metrologického institutu v Brně (dále je ČMI Brno). Druhá část disertační práce se zaměřuje na vlastní problematiku stanovení přesnosti délkových měření v nanometrologii s důrazem na provedení souboru měření za dodržení podmínek reprodukovatelnosti a opakovatelnosti. Je zde rovněž popsán a vyzkoušen konkrétní simulační proces, kdy se pomocí metody Monte Carlo provádí simulaci měřicího systému nano-CMM za účelem doplnění nově vytvořeného aparátu pro stanovení nejistoty měření dotykovou nano-sondou na tomto přístroji. Podstatnou součástí této části disertační práce je podrobné vyhodnocení výsledků měření z provedených experimentů za dodržení podmínek opakovatelnosti a reprodukovatelnosti a zejména potřeby stanovení nejistoty měření nano-CMM. Nejistota měření je v disertační práci vyjádřena pro kvantifikaci přesnosti měření tohoto přístroje. Závěr práce shrnuje získané poznatky v oblasti provedeného vědeckého výzkumu včetně jejich vyhodnocení v rámci zvolené metodiky pro stanovení přesnosti měření v nanometrologii. Naznačuje budoucí postup možný v oblasti výzkumu i praktického použití v oblasti metrologické návaznosti a provádění vysoce přesných měření pro zákazníky. Zabývá se i možností využití dalších snímacích systémů použitelných na zkoumaném nano-CMM.
The presented doctoral thesis deals with measurements of extremely small sizes in nanometrology using a touch probe, which constitutes a part of a three-coordinate measuring system. It addresses a newly developed method of exact measurements in nanometrology by touch probes. The aim of this work was to expand the measurement options of this device and design a methodology proposal for the measurement of small parts, including the determination of accuracy of measurement of this device when used in nanometrology. The work includes the new methodology for the calculation of uncertainty of measurement, which constitutes a keystone in determining the accuracy of measurement of a accuracy three coordinate measuring system (hereinafter only nano-CMM). The first part of the doctoral thesis analyzes the present situation in the area of evaluation of accuracy of measurement in very accurate length measurements. It defines and describes individual methods implemented in the determination of accuracy of measurement on the instrument nano-CMM. A great emphasis is placed on the methodology of the measurement uncertainty, which draws from the author’s experience as a metrologist working in the laboratories of the Department of Primary nanometrology and technical length, Czech Metrology Institute Brno (hereinafter only CMI Brno). The second part of the doctoral thesis focuses on the determination of accuracy of length measurement in nanometrology, using a large set of measurements that were carried out under the reproducibility and repeatability conditions. There is also described and tested a model procedure utilizing the Monte Carlo method to simulate the measuring system nano-CMM in order to extent the newly created methodology of the measurement of uncertainty using a touch probe on the instrument nano-CMM. A substantial part of this doctoral thesis provides a detailed evaluation of results obtained from experiments that were executed under the repeatability and reproducibility conditions, especially for the purposes of the determination of the uncertainty of measurement. In this doctoral thesis, the uncertainty of measurement is chosen to quantify the accuracy of measurement of the instrument nano-CMM. The final part of this thesis summarizes the knowledge obtained during the scientific research and provides its evaluation. For the methodology used to determine the accuracy of measurement in nanometrology, it also outlines the future development in the area of scientific research, including the practical use in metrological traceability and extremely accurate measurements for customers. Furthermore, it deals with the possible use of other scanning systems compatible with the instrument nano-CMM.
Keywords:
accuracy of measurement; length measurement; measuring instrument; Monte Carlo method.; multiposition method; Nanometrology; repeatbility of measurement; reproducebility of measurement; ruby ball; substition method; uncertainty of measurement; metoda Monte Carlo.; multipoziční metoda; měření délky; měřicí přístroj; Nanometrologie; nejistota měření; opakovatelnost měření; přesnost měření; reprodukovatelnost měření substituční metoda; rubínová kulička
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/184092
guest ::
