kuliah alat bantu & metrologi 04

46
1 LPSP TKI-2309 Alat Bantu & Metrologi Pengukuran & Alat Ukur Laboratorium Proses & Sistem Produksi Program Studi Teknik Industri Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik - UGM ©2010

Upload: aditya-risqi-pratama

Post on 03-Jan-2016

145 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

ABM

TRANSCRIPT

Page 1: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 2: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 3: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 4: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 5: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 6: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 7: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 8: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 9: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

9

Contoh Alat Ukur Linier Langsung Mistar Ukur

LPSP

Page 10: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

10

Contoh Alat Ukur Linier Langsung Mistar ingsut

LPSP

Page 11: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

11

Contoh Alat Ukur Linier Langsung Mistar ingsut jam

LPSP

Page 12: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

12

Contoh Alat Ukur Linier Langsung Mistar ingsut ketinggian

LPSP

Page 13: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

13

Contoh Alat Ukur Linier Langsung Mikrometer

LPSP

Page 14: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

14

Contoh Alat Ukur Linier Langsung Mikrometer rahang

LPSP

Page 15: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 16: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 17: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

17

Penunjuk Berskala

LPSP

Page 18: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 19: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 20: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 21: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

21

Contoh Pembacaan Nonius Satu Dimensi

LPSP

Page 22: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

22

Contoh Pembacaan Nonius Satu Dimensi

LPSP

Page 23: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

23

Skala Nonius Dua Dimensi

Garis-garis horizontal yang berjajar vertikal

LPSP

Page 24: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

24

Skala Mikrometer

Skala tetap

Skala putar

Garis indeks pembacaan skala tetap

Garis indeks untuk pembacaan skala putar

LPSP

Page 25: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

25

Skala Mikrometer

Contoh pembacaan skala mikrometer dengan kecermatan 0.01:

LPSP

Page 26: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

26

Skala Mikrometer

Contoh pembacaan skala mikrometer dengan skala nonius:

LPSP

Page 27: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 28: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

28

Sifat Umum Alat Ukur

Kecermatan (resolution) alat ukur ditentukan oleh: kecermatan skala dengan cara pembacaan nya, 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

Page 29: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 30: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 31: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 32: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

32

Histerisis pada Jam Ukur

LPSP

Page 33: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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 kelembaban, 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

Page 34: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

34

Pergeseran (Shifting, Drift)

Jarum penunjuk atau pena pencatat bergeser dari posisi yang semestinya

Pergeseran merupakan suatu penyimpangan yang membesar dengan berjalannya waktu

LPSP

Page 35: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 36: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 37: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 38: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

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

Page 39: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

39

Empat Katagori Proses Pengukuran

LPSP

Page 40: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

40

Pengaruh Elastisitas Benda Ukur

LPSP

Page 41: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

41

Pengaruh Elastisitas Benda Ukur

LPSP

Page 42: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

42

Kesalahan Kosinus

LPSP

Page 43: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

43

Posisi Pengukuran

LPSP

Page 44: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

44

Posisi Pengukuran

LPSP

Page 45: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

45

Posisi Pengukuran

LPSP

Page 46: Kuliah Alat Bantu & Metrologi 04

46

LSP