لقد استعمل الإنسان القياسات منذ فجر التاريخ كوسيلة عملية للتعرف على الظواهر الطبيعية المحيطة به و لتحديد أشياء يستعملها خلال حياته اليومية. فقد اخترع الإنسان أجهزة قياس الأطوال و الكيل منذ الحضارات الإنسانية الأولى لتنظيم أسلوب حياته الاجتماعية و الاقتصادية. فقد استعملت قياسات الأبعاد من طرف المصريين الفراعنة بالدقة التي سمحت ببناء الأهرامات كما استعملت مكاييل دقيقة في المعاملات التجارية بين مختلف الأمم في ذلك الزمان. و قد أخذ القياس دورا مهما جدا في جميع مجالات الحياة البشرية القديمة و الحديثة. إن التطور الصناعي و التكنولوجي و الاقتصادي الذي نعيشه في العصر الحديث هو نتاج الاستعمال الصحيح لمبادئ القياسات و ديمومته مرتبطة بدقة عملية القياس و خلوها من الأخطاء.

إنه لمن السهل أن يلاحظ أحدنا أن حياته اليومية مملوءة بأنواع عدة من القياسات بل أصبحت حياتنا (الاجتماعية, الاقتصادية و السياسية) مرتبطة بأجهزة قياس مختلفة. فعلى سبيل المثال لا الحصر :

• الساعة التي نضعها على أيدينا لمعرفة و تنظيم وقتنا جهاز قياس مهم. أليس كذلك ؟
• قيادتك للسيارة بأمان مرتبطة بعدة أجهزة قياس (عداد سرعة السيارة - مؤشر درجة الحرارة - مؤشر خزان الوقود إلخ.)
• قياس درجة الحرارة و سرعة الرياح و اتجاهها عن طريق أجهزة قياس مهم جدا للملاحة الجوية و بالتالي على تنقلاتنا.
• عداد الكهرباء و الماء المجودين عند مدخل البيت هما أجهزة قياس الاستهلاك و على أساسها ندفع الفاتورة إلى الشركات  الممونة.
• التبادلات التجارية بين مختلف الدول مبني على الموازيين و المكاييل.
• خلال دراستك لمختلف العلوم منذ المدرسة الابتدائية استعملت عدة أجهزة قياس من أبسطها المسطرة لتحديد أطوال المربعات و المستطيلات و المنقلة لحساب الزوايا.

2 - علميا ما هو القياس (المترولوجيا) ؟

The International Vocabulary of Metrology (VIM- 1993) defines metrology as the Science of measurements associated to the evaluation of its uncertainty.

• عملية القياس  Measurement
• نظام وحدات القياس الدولي International System of Units  - SI
• مرجعية عملية القياس Traceability

ب - عملية القياس :(Measurement)

تعرف عملية القياس بأنها : عملية مقارنة بين البعد المراد قياسه و وحدة قياس معلومة مجسدة في جهاز قياس.

الشكل 1 -   قياس طول الشغلة = مقارنة الطول مع مسطرة القياس

تسمح عملية القياس بتحديد قيمة البعد المقاس بقيمة عددية بالنسبة لوحدة قياس معلومة. فمثلا نتيجة قياس أبعاد الشغلة باستخدام مسطرة القياس أعطت النتائج التالية :

  الطول  :   L = 45.5 mm       الارتفاع    :      H = 12.5 mm

• القيمة العددية التي من خلالها يحدد وصف للبعد أو الخاصية المقاسة.
• وحدة قياس مناسبة متفق عليها في إطار نظام وحدات القياس الدولي.
• نسبة خطأ معينة, بحيث أن كل عملية قياس إلا و بها نسبة أخطاء معينة تعود لأسباب متعلقة بالجهاز أو مستعمل الجهاز و طريقة و ظروف استعماله.

1. المحافظة على جهاز القياس في حالة عملية جيدة و عدم تعرضه لأي شيء قد يخربه.
2. المحافظة على بيئة عمل خاصة (درجة حرارة = 20 ْ , درجة رطوبة = 50% و محيط نظيف).
3. اتخاذ جميع الاحتياطات لإجراء قراءة نتيجة القياس الصحيحة (القراءة العمودية على الجهاز الخ..).
4. استعمال وحدة القياس المناسبة.
5. المعايرة الدورية لجهاز القياس و هذا بمقارنته مع معايير معلومة.

ج -  طرق إجراء عملية القياس

•  يتم القياس المباشر بمقارنة البعد المراد قياسه مباشرة مع جهاز القياس (الشكل 1).

•  أما القياس الغير مباشر فيتم عن طريق  وسائل مساعدة مثل الفرجارات لاستشعار البعد المراد قياسه و من ثم مقارنته مع جهاز قياس مثل المسطرة أو القدمة ذات الورنية.  (الشكل 2). الفرجارات هي أدوات مساعدة لإجراء عملية القياس للأبعاد بطريقة غير مباشرة بحيث أنها تسمح بنقل قيمة البعد المراد قياسه من الشغلة إلى جهاز القياس. تستعمل هذه الوسائل في الحالات التي يتعذر فيها وصول جهاز القياس الى البعد المقاس.
   

خلال عمليات التشغيل و من حين لآخر يقوم الفني بالتحقق من مطابقة أبعاد القطع المشغولة مع المواصفات الموضوعة على التصاميم سواء من ناحية الشكل، أو الأبعاد أو جودة الأسطح. و لا يمكن أن يتأتى ذلك إلا عن طريق إجراء عمليات القياس على هذه الخصائص. إن جودة المنتجات الصناعية تستدعي تصنيع قطع ميكانيكية بدقه عاليه تتجاوز دقه المسطرة الحديدية ,لهذا فإن القياسات الدقيقة تستلزم استعمال أجهزة أكثر دقة  مثل القدمة ذات الورنية و الميكر ومتر. كما تستعمل هذه الأجهزة الدقيقة أثناء تركيب الماكينات و أدوات القطع و أثناء إجراء عمليات الصيانة عليها.

تعتبر القدمة ذات الورنية من بين أهم أجهزه القياس المستعملة في ورش الميكانيكا بصفة عامة و ورش التشغيل بصفة خاصة. ترجع هذه الأهمية للإمكانات المتعددة للقدمة في قياس الأبعاد مقرونة مع سهولة الإستعمال زيادة على دقتها الممتازة.

تستعمل القدمة ذات الورنية في الورش و المختبرات لإجراء قياسات الأبعاد الخارجية و الداخلية و أعماق الثقوب في القطع و المشغولات.

يمثل الشكل التالي جهاز القدمة ذات الورنية.

 يتكون جهاز القدمة ذات الورنية من جزئين أساسين:

 تمكن الورنية من قراءة الكسور الموجودة على مسطرة القياس الرئيسي بدقة قياس عالية. عاده ما تكون هذه الدقة بـ: ( 0.1=1/10مم ) أو ( 0.05=1/20 مم ) أو ( مم 0.02= 1/50).

تتم عمليه القياس بأستعمال القدمة ذات الورنية بوضع المقاس المراد قياسه بين الفكين الثابت والمتحرك ( دون الضغط عليهما بقوة).

كما تحتوي القدمة ذات الورنية على ساق أو عمود لقياس أعماق الثقوب. (stem for depth measurements)

 تتم عملية قراءة قياس القدمة ذات الورنية على مرحلتين أساسيتين :

أولا : ننظر إلى ورنية القياس وبالتحديد إلى موقع الصفر ونقرأ العدد الذي على يساره والمسجل على مسطره القياس الرئيسي. نسجل قيمه القراءة (A) بالمليمترات الصحيحة.

ثانيا : ننظر إبتداءاً من صفر المسطرة ونحدد أول تطابق تام بين تدرجي المسطرة و الورنية ثم نقرأ عدد تدرج الورنية المسجلة مع التطابق ، يضرب هذا العدد في دقة الورنية ويكون ذلك قيمة قراءه الورنية (B) بأجزاء المليمتر.

 يكون حاصل جمع قيمة (A) وقيمة (B) نتيجة قيمة القياس على الجهاز القدمة ذات الورنية.

يتم تحديد دقة الورنية من لوحة تفاصيل الجهاز و عادة ما تكون مسجلة على الجهاز.

إذا لم نتمكن من ذلك فيمكن حساب الدقة بطريقة بسيطة جدا بحيث إذا علمنا بأن مقياس الورنية الإجمالي يساوي 1 مم؛ فيمكن عد عدد التدرجات في الورنية و لتكن ن مثلا. تكون الدقة هي أصغر تدرج على الورنية و تحسب بالعلاقة     الدقة = (1/ن) مم.

• بصفة عامة إذا كان عدد التدرجات على الورنية  ن = 50   (و نسمي هذه الورنية الخمسينية)  و تكون دقتها تساوي 1/50 = 0.02 مم.
  
  

• إذا كان عدد التدرجات على الورنية  ن = 20   (و نسمي هذه الورنية العشرينية)  و تكون دقتها تساوي 1/20 = 0.05 مم.
  
  

الصورة التالية توضح الطريقة الصحيحة لقراءة القياس على جهاز القدمة ذات الورنية. نؤكد هنا أنه من الأخطاء الشائعة في أوساط بعض الفنيين الصناعيين قراءة القياس الرئيسي من على حافة الورنية. هذا خطأ و يجب القراءة على صفر الورنية. قد يترتب على هذا الخطأ في القراءة خطأ قياس يتعدى 2 مم مع كل قياس.

5 - أنواع القدمات :

 توجد أنواع متعددة من القدمات المستعملة لقياس الأبعاد في المختبر و في الورش. من بين أهم الأنواع نذكر ما يلي:

  1 - القدمة ذات الورنية (Vernier Caliper)

الميكرومتر هو أحد أدق أجهزة قياس الأبعاد المتوفر في ورشات التشغيل و المختبرات بحيث أن دقته عادة ما تكون 0.01 مم و قد تصل في بعض الأجهزة قيما دون ذلك مثل 0.001 مم. زيادة على دقته يتميز جهاز الميكرومتر باستعمالاته المتعددة في قياس الأبعاد و سهولة استخدامه. مبدأ عمل جهاز الميكرومتر مبني على الحركة الدورانية للولب أو القلاووظ.

الاستعمال بالطريقة الصحيحة لجهاز الميكرومتر ضروري و هام لكل فني أو مهندس ميكانيكي يشرف على أعمال التشغيل و التفتيش عن جودة المشغولات المصنعة.

 يتكون جهاز ميكرومتر القياس الخارجي من جزئين أساسين:

اضغط على الصورة أو الارتباط لتتابع عرضا جميلا على كيفية عمل جهاز الميكرومتر (العرض من جامعة تورانتو بكندا)