W kilku poprzednich wpisach pojawiło się stwierdzenie metoda strefy minimalnej (czy też metoda najmniejszej strefy lub kryterium Czebyszewa). W tym wpisie wyjaśnimy czym dokładnie jest ta metoda, kiedy i dlaczego ma zastosowanie oraz o co dokładnie chodzi.  Poprzednie wpisy dosyć dokładnie wyjaśniają to zagadnienie, lecz nie do końca się na nim skupiają.

Otóż do uzyskania wyniku pomiaru błędu kształtu należy przyjąć odpowiednią metodę. Nie tyle chodzi tutaj o odpowiednią metodę pomiaru a bardziej o odpowiednią metodę uzyskania wyniku liczbowego. A więc wg jakiego algorytmu należy „przeliczyć” punkty pomiarowe, aby uzyskać wynik pomiaru w odpowiedniej interpretacji. Odpowiedniej oczywiście do wskazanej na rysunku normy.

Wybór metody przeliczenia punktów zmierzonych (zaobserwowanych) jest oczywiście możliwy we współrzędnościowej technice pomiarowej i nie stanowi większego problemu. Zazwyczaj oprogramowanie poszczególnych producentów pozwala po prostu na wybór pożądanej metody – i trzeba to zrobić!

Jeżeli chodzi o klasyczne sposoby pomiaru należy uważać, ponieważ sama metoda pomiaru niejednokrotnie determinuje czy narzuca również metodę oceny. Tak więc uzyskujemy wynik, ale ten wynik jest zgodny z odpowiednią techniką pomiarową a co za tym idzie nie zawsze „zgodny” z wymaganiem rysunkowym. Tutaj przykładem jest wpis traktujący o pomiarach szczelinomierzem.

Otóż jak zostało stwierdzone we wspomnianym wpisie: domyślą metodą oceny odchyłek kształtu jest dokładnie metoda strefy minimalnej.  Chodzi po prostu o to, aby element rzeczywisty (sprawdzany) znalazł się w strefie wyznaczonej przez dwa odpowiednie idealne elementy geometryczne dobrane w taki sposób aby odległość między nimi była najmniejsza z możliwych. Ta najmniejsza możliwa odległość to nic innego jak wartość liczbowa odchyłki kształtu.

Do tego element rzeczywisty musi być styczny z elementami idealnymi w przynajmniej jednym punkcie każdego elementu idealnego. Natomiast same wspomniane elementy idealne geometrycznie to nic innego jak dwie linie, dwa współśrodkowe okręgi, dwie płaszczyzny lub dwa współosiowe cylindry. Wszystko zależy od wymagania rysunkowego (czy jest to prostoliniowość, okrągłość, płaskość czy walcowość).   

Oczywiście jak już wiadomo w praktyce pomiarowej bardzo często wykorzystywane są inne metody wyznaczania odchyłek – np. w odniesieniu do elementu  średniego czy do elementu  przyległego. Wyniki uzyskane tymi metodami będą zawsze mieć zawyżoną wartość w odniesieniu do wyniku uzyskanego strefą minimalną.

Na poniższym schemacie pokazany jest przykład pomiaru wymagania prostoliniowości we współrzędnościowej technice pomiarowej. Zarys rzeczywisty składa się z kilkuset punktów pomiarowych (punktów zaobserwowanych) i jak widać wartość liczbowa odchyłki prostoliniowości wynosi 0,06mm. Co warto zauważyć – zarys rzeczywisty został uśredniony do linii średniej i to dokładnie w odniesieniu od niej, wyznacza się odchyłkę prostoliniowości. Sprawdza się odległość najbardziej oddalonych punktów zarysu w kierunku prostopadłym do linii średniej. Linia średnia zazwyczaj wyznaczona jest metodą najmniejszych kwadratów (Gauss). To jest zatem przykład oceny odchyłki prostoliniowości metodą elementu średniego.

Kolejny schemat pokazuje dokładnie ten sam profil zmierzony, składający się dokładnie z tych samych punktów zaobserwowanych. Co tutaj rzuca się w oczy to wartość odchyłki prostoliniowości. Wynosi ona 0,05mm. A więc liczbowo jest mniejsza od wyniku pokazanego na poprzednim schemacie. Tutaj do oceny odchyłki prostoliniowości wykorzystano właśnie metodę strefy minimalnej. Wyznaczone zostały dwie linie, które styczne są dokładnie w przynajmniej jednym punkcie zarysu rzeczywistego (P49&P1189 oraz P1045) i odległość między liniami  jest najmniejsza (ta odległość to wartość odchyłki). Te dwie linie to zewnętrzna linia odniesienia minimalnej strefy oraz wewnętrzna linia odniesienia minimalnej strefy. Z tych linii wyznaczono linę średnią minimalnej strefy i to do niej wyznaczona jest odchyłka prostoliniowości. Odległości punktów ekstremalnych zarysu są oczywiście równe w obu kierunkach od linii odniesienia w tej metodzie.  Dokładnie tak samo działają algorytmy dla odchyłek okrągłości czy płaskości.

Podsumowując: w każdym wymaganiu kształtu do oceny użyć możemy kilku algorytmów. Ważne jest to aby nie zapomnieć, że metodą domyślną oceny wg ISO oraz ASME jest metoda strefy minimalnej.