Post on 14-Dec-2015
description
1
LPSP
TKI-2309Alat Bantu & Metrologi
Pengukuran & Alat Ukur
Laboratorium Proses & Sistem ProduksiProgram Studi Teknik Industri
Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik - UGM©2010
2
Pengertian Pengukuran Pengukuran: membandingkan suatu besaran dengan besaran standar
Besaran standar: besaran yang dijadikan patokan dan disepakati secara internasional
Syarat besaran standar: Dapat didefinisikan secara fisik Jelas dan tidak berubah terhadap waktu Dapat digunakan sebagai pembanding, dimana saja di dunia ini
Besaran standar yang digunakan dalam pengukuran merupakan salah satu atau gabungan dari besaran dasar.
Setiap besaran dasar mempunyai satuan standar
LPSP
3
Pengertian Pengukuran Satuan Dasar SI (International System of Unit)
*) satuan tambahan
Praktek pengukuran: membandingkan suatu besaran benda dengan alat ukur
Kalibrasi: jaminan bahwa alat ukur tidak menyimpang dari satuan standar
Besaran Satuan Nama Satuan Simbol
Panjang Meter mMassa Kilogram kgWaktu Detik sArus listrik Amper ATemperatur Kelvin KJumlah zat Mol molIntensitas cahaya Lilin cdSudut bidang* Radial radSudut ruang* Steradial sr
LPSP
4
Pengukuran Geometris Aspek geometris meliputi: Ukuran Bentuk Kekasaran permukaan
Besaran dasar untuk pengukuran geometris adalah: Satuan panjang [m]. Satuan sudut [°] atau [rad], 1° = / 180 rad.
Jenis pengukuran geometris: 1. Pengukuran Linier 2. Pengukuran Sudut atau kemiringan 3. Pengukuran Kedataran 4. Pengukuran Profil 5. Pengukuran Ulir 6. Pengukuran Roda-gigi 7. Pengukuran Posisi 8. Pengukuran Kekasaran permukaanLPSP
5
Jenis Alat Ukur dan Cara Pengukuran
Jenis dasar alat ukur: 1. Alat ukur langsung mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi kecermatan rendah sampai dengan menengah ( 1 s.d 0.002 mm) hasil pengukuran dapat langsung dibaca pada skala tersebut
2. Alat ukur pembanding/komparator mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi memiliki kecermatan menengah ( 0.01 mm) sampai dengan tinggi ( 0.001 mm) tetapi kapasitas atau daerah skala ukurnya terbatas hanya digunakan sebagai pembacaan besarnya selisih suatu dimensi terhadap ukuran standar
LPSP
6
Jenis Alat Ukur dan Cara Pengukuran3. Alat ukur acuan/standar mampu memberikan atau menunjukkan suatu harga ukuran tertentu digunakan sebagai acuan bersama-sama dengan alat ukur pembanding untuk menentukan dimensi suatu objek ukur mempunyai skala seperti yang dimiliki alat ukur standar yang dapat diatur harganya atau tak memiliki skala karena hanya mempunyai satu harga nominal
4. Alat ukur batas (kaliber) mampu menunjukkan apakah suatu dimensi, bentuk, dan/atau posisi terletak di dalam atau di luar daerah toleransinya tak memiliki skala (umumnya), karena dirancang untuk pemeriksaan toleransi suatu objek ukur yang tertentu (khas, spesifik)
5. Alat ukur bantu tidak termasuk sebagai alat ukur dalam arti yang sesungguhnya akan tetapi memiliki peranan penting dalam pelaksanaan suatu proses pengukuran geometrikLPSP
7
Jenis Alat Ukur dan Cara Pengukuran Jenis Turunan:
6. Alat ukur khas (khusus, spesifik) dibuat khusus untuk mengukur geometri yang khas misalnya kekasaran permukaan, kebulatan, profil gigi suatu roda-gigi dsb mekanismenya khas memiliki skala dan dilengkapi alat pencatat atau penganalisis data
7. Alat ukur koordinat memiliki sensor yang dapat digerakkan dalam ruang koordinat sensor dibaca melalui tiga skala yang disusun seperti koordinat kartesian (X, Y, Z), dapat dilengkapi dengan sumbu putar (koordinat polar) memerlukan penganalisis data titik-titik koordinat untuk diproses menjadi informasi yang lebih jelas (diameter lubang, jarak sumbu dsb.)
LPSP
8
Klasifikasi Proses Pengukuran Proses pengukuran langsung Proses pengukuran tidak langsung Proses pemeriksaan toleransi (dengan kaliber batas) Proses perbandingan dengan bentuk acuan (standar) Proses pengukuran geometri khusus, dan Proses pengukuran dengan mesin ukur koordinatLPSP
15
Prinsip Kerja Berbagai Jenis Alat Ukur Geometrik Dalam proses pengukuran diperlukan : alat ukur yang berfungsi dengan baik dengan kecermatan yang memadai disesuaikan dengan permintaan. Dalam pembuatan komponen mesin/peralatan permintaan ini tertera pada gambar teknik/mesin yaitu spesifikasi geometrik dengan beragam jenis toleransi geometrik pelaksanaan pengukuran yang seksama dengan prosedur tertentu untuk menghindarkan terjadinya kesalah pengukuran pengukuran yang tak hanya dilakukan setelah produk selesai dibuat tetapi juga dilaksanakan sewaktu produk sedang dibuat. Bila perlu mesin perkakas diatur/di-stel untuk memastikan apakah elemen geometrik telah mencapai ukuran dalam batas- batas tolerannsinya
LPSP
16
Prinsip Kerja Berbagai Jenis Alat Ukur Geometrik Petunjuk umum: kecermatan alat ukur sebaiknya sekitar 1/10 daerah toleransi objek ukur Contoh: poros dengan ukuran : Ø65g6 atau Ø65 diukur dengan komparator dengan kecermatan 0.002 mm
Komponen utama alat ukur: Sensor, pengubah, penunjuk & pencatat, (pengolah data pengukuran)
Penunjuk berskala Skala: jajaran garis yang beraturan dengan jarak antara garis (pits) yang tertentu dan mempunyai arti tertentu (kecermatan) Bidang skala: jajaran garis ini terletak pada suatu bidang yaitu berupa bidang rata atau bidang lengkung Garis skala: sejajar lurus (skala lurus) atau melengkung (skala busur). Garis indeks: garis atau jarum penunjuk
+ 0.010- 0.029
LPSP
18
Skala Nonius (Nonius/Vernier Scale) Pembacaan skala: garis indeks tidak selalu persis segaris dengan garis skala.
Cara pembacaan skala (nilai yang membesar kekanan): 1. Memenggal (truncating) ; harga skala di sebelah kiri garis indeks, bila garis indeks belum sampai pada garis skala di sebelah kanan 2. Membulatkan (rounding) ; harga skala disebelah kiri garis indeks (membulatkan ke bawah ; rounding-down), bila garis indeks diperkirakan belum sampai pertengahan jarak antara dua garis skala, atau harga skala di sebelah kanan garis indeks (membulatkan ke atas; rounding up) jika garis indeks terletak di pertengahan atau melewatinya 3. Menginterpolasikan (interpolating) ; harga skala disebelah kiri garis indeks dan menambahkan fraksi (bagian) yang merupakan perkiraan posisi garis indekas diantara ke dua garis skala
Skala nonius: merupakan cara interpolasi pastiLPSP
19
Skala Nonius Satu Dimensi Garis nol nonius (garis indeks) segaris dengan garis A skala utama. u = jarak satu bagian skala utama n = jarak satu bagian skala nonius k = u – n
Garis nol nonius tergeser sejauh k dari garis A; garis pertama nonius segaris dengan salah satu garis skala utama
Garis nol nonius tergeser sejauh 2k dari garis A; garis kedua nonius segaris dengan salah satu garis skala utama
LPSP
20
Skala Nonius Setengah Dimensi Garis nol nonius belum melewati setengah bagian skala utama Garis nol nonius telah melewati setengah bagian skala utama, pembacaan diulang mulai dari garis nol nonius
LPSP
24
Skala Mikrometer
Skala tetap
Skala putar
Garis indeks pembacaan skala tetap
Garis indeks untuk pembacaan skala putar
LPSP
27
Sifat Umum Alat Ukur
Kalibrasi (peneraan): membandingkan suatu besaran dengan besaran standar.
Rantai kalibrasi (calibration-chain): Tingkat 1: Kalibrasi ukur kerja dengan memakai acuan alat ukur standar kerja Tingkat 2: Kalibrasi alat ukur standar kerja dengan memakai acuan alat ukur standar Tingkat 3: Kalibrasi alat ukur standar dengan acuan alat ukur standar dari tingkatan yang lebih tinggi (standar nasional atau yang telah tertera secara nasional). Tingkat 4: Kalibrasi standar nasional dengan acuan standar meter (internasional)
Keterlacakan (keterusutan, ketelurusan; traceability): sampai sejauh mana mata rantai kalibrasi dirangkai.
LPSP
28
Sifat Umum Alat Ukur
Kecermatan (resolution) alat ukur ditentukan oleh: kecermatan skala dengan cara pembacaannya, garis indeks atau jarum penunjuk, skala nonius.
Pemilihan alat ukur dan pengukuran: Kecermatannnya disesuaikan dengan besar-kecilnya daerah toleransi objek ukur. Mengikuti prosedur pengukuran, agar kecermatan alat ukur bermanfaat dan mempunyai makna pada hasil pengukuran: ketepatan (keterulangan, precision, repeatability) dan ketelitian (keakuratan, kebenaran; accuracy).
LPSP
29
Kepekaan (Sensitivity)
Ditentukan terutama oleh bagian pengubah
Kepekaan alat ukur adalah kemampuan alat ukur untuk menerima, mengubah dan meneruskan isyarat sensor (dari sensor menuju ke bagian penunjuk, pencatat, atau pengolah data pengukuran)
Tidak semua alat ukur memiliki kepekaan, misalnya penggaris atau mistar
Kepekaan bisa berkaitan dengan kecermatan dan keterbacaan skala alat ukur
Biasanya alat ukur dengan kecermatan rendah, juga mempunyai kepekaan yang rendah
Kepekaan didefiniskan sebagai kemiringan (slope) grafik antara keluaran (Y ; output) sebagai fungsi linear masukan (x; input), yaitu: Kepekaan = dY/dx ; [satuan Y/satuan x]
LPSP
30
Keterbacaan (readability)
Kemudahan dan kecepatan membaca hasil pengukuran
Keterbacaan penunjuk digital dikatakan lebih tinggi daripada keterbacaan skala dengan jarum penunjuk, garis indeks, atau garis indeks dengan skala nonius
Keterbacaan skala dipengauhi oleh: Pits, 1 s.d 2 mm, jarum penunjuk yang tipis Kepekaan Kecermatan
LPSP
31
Histerisis (Histerysis)
Perbedaan atau penyimpangan yang timbul sewaktu dilakukan pengukuran secara berkesinambungan dari dua arah yang berlawanan (mulai dari skala nol hingga skala maksimum kemudian diulangi dari skala maksimum sampai skala nol)
Histerisis muncul karena adanya gesekan pada bagian pengubah alat ukur
Pengaruh histerisis dapat dikurangi dengan: pengukuran dilakukan hanya pada sebagian kecil dari skala alat ukur memilih/mengatur tinggi alat ukur standar (susunan blok ukur) sehingga sama dengan tinggi objek ukur selisih ketinggian ditunjukkan oleh komparator
LPSP
33
Kepasifan/Kelambatan Reaksi (Passivity)
Waktu yang digunakan “perjalanan isyarat” mulai dari sensorsampai pada penunjuk
Beberapa contoh kepasifan antara lain: alat ukur jenis mekanik disebabkan oleh pengaruh kelembapan, misalnya besarnya masa komponen dan pegas yang tidak elastik sempurna alat ukur jenis pneumatik disebabkan oleh pipa elastik terlalu panjang alat ukur jenis elektrik (resolver & inductosyn) atau optoelektrik jika kecepatan komponen yang diukur jarak gerakannya melebihi kecepatan maksimum penghitung elektroniknya.
LPSP
34
Pergeseran (Shifting, Drift)
Jarum penunjuk atau pena pencatat bergeser dari posisi yang semestinya
Pergeseran merupakan suatu penyimpangan yang membesar dengan berjalannya waktu
LPSP
35
Kestabilan Nol (Zero Stability)
Penyimpangan dengan harga yang tetap atau berubah-ubah secara random
Bagi sistem pengukuran geometrik penyebab ketidakstabilan nol umumnya karena ketidakkakuan sistem pemegang alat ukur dan/atau benda ukur, kelonggaran sistem pengencang, atau keausan sistem pemosisi (alat bantu cekam-posisi; fixtures)
LPSP
36
Pengambangan/Ketakpastian (Floating)
Jarum penunjuk selalu berubah posisinya (bergetar) atau angka terakhir/paling kanan dari penunjuk digital berubah- ubah
Disebabkan oleh adanya gangguan (noise)
Semakin cermat dan peka alat ukur, kemungkinan terjadinya pengambangan semakin besar
LPSP
37
Kesalahan/Penyimpangan dalam Proses Pengukuran
Ketelitian (Accuracy): Hasil proses pengukuran dalam mencapai sasaran pengukuran (harga sebenarnya objek ukur)
Penyimpangan: Perbedaan antara harga yang ditunjukkan alat ukur dengan harga yang dianggap benar (objek ukur merupakan harga acuan yang dianggap benar)
Untuk mendefinisikan penyimpangan diperlukan toleransi kesalahan yaitu besar kecilnya penyimpangan yang masih diperbolehkan sesuai dengan spesifikasi yang dinyatakan dalam standar pengkalibrasian
LPSP
38
Kesalahan/Penyimpangan dalam Proses Pengukuran
Dua kategori penyimpangan: 1. Penyimpangan random (radom deviation): jika penyimpangan tidak melebihi kecermatan sasaran (besarnya toleransi kesalahan). Predikat atau tanda (tera) teliti bisa diberikan bagi alat ukur ybs 2. Penyimpangan sistematik (systematic deviation): jika penyimpangan melebihi kecermatan sasaran. Tera teliti tak bisa diberikan bagi alat ukur ybs
Sumber ketidak-telitian dan ketidak-tepatan pengukuran: Alat ukur Benda ukur Lingkungan Pengukur/pengamat
LPSP