Alat ukur geometrik

ALAT UKUR GEOMETRIK

Metrologi adalah ilmu yang mempelajari pengukuran besaran teknik, sedangkan

Metrologi Industri adalah ilmu yang mempelajari pengukuran dimensi dan karakteristik geometrik suatu produk, menggunakan alat ukur sehingga didapatkan hasil yang mendekati hasil yang sebenarnya.

Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran yang belum diketahui dengan suatu besaran yang standar.

Besaran adalah standar yang digunakan dalam pengukuran.

Besaran terdiri dari dua jenis:

• Besaran Pokok, yaitu besaran yang sesuai dengan standar internasional, berdiri sendiri, dan dapat dijadikan acuan.
• Besaran Turunan, yaitu besaran yang diperoleh dari beberapa variabel dalam bentuk persamaan.

Syarat-syarat besaran adalah:

• Dapat didefinisikan secara fisik.
• Dapat digunakan dimana saja.
• Tidak berubah terhadap waktu.

Agar bisa diukur, maka suatu produk harus mempunyai karakteristik geometrik antara lain:

• Dimensi
• Posisi
• Bentuk
• Kualitas permukaan

Jenis-jenis pengukuran dalam Metrologi Industri:

1. Pengukuran Linear
2. Pengukuran Sudut
3. Pengukuran Kerataan dan Kedataran
4. Pengukuran Profil
5. Pengukuran Ulir
6. Pengukuran Roda Gigi
7. Pengukuran Posisi
8. Pengukuran Kekasaran Permukaan

Sebuah alat ukur mempunyai 3 komponen utama yaitu:

1. Sensor

Yaitu bagian alat ukur yang menghubungkan alat ukur dengan objek ukur.

Terdiri dari

• Sensor mekanik
• Sensor optik
• Sensor pneumatik

2. Pengubah

Yaitu bagian alat ukur yang berfungsi mengubah sinyal yang dirasakan oleh sensor menjadi besaran ynag terukur.

Terdiri dari:

• Pengubah mekanik
• Pengubah optomekanik
• Pengubah elektrik
• Pengubah opto elektrik
• Pengubah pneumatik
• Pengubah optik

3. Penunjuk

Yaitu bagian alat ukur yang berfungsi menunjukkan harga pengukuran.

Terdiri dari:

• Penunjuk beskala

-  Skala linear

-  Skala melingkar

• Penunjuk digital

-  Digital mekanik

-  Digital elektrik (LED)

Jenis-jenis alat ukur:

Berdasarkan sifat aslinya, dapat dibedakan atas:

1. Alat Ukur Langsung

Yaitu alat ukur yang dilengkapi dengan skala ukur yang lengkap, sehingga hasil pengukuran dapat langsung diperoleh.

Contohnya : jangka sorong, mikrometer.

2. Alat Ukur Pembanding

Yaitu alat ukur yang berfungsi untuk mengukur beda ukuran suatu produk dengan ukuran dasar produk yang telah diperkirakan terlebih dahulu dengan blok ukur.

Contohnya : dial indicator.

3. Alat Ukur Standar

Yaitu alat ukur yang hanya dilengkapi dengan satu skala nominal, tidak dapat memberikan hasil pengukuran secara langsung, dan digunakan untuk alat kalibrasi dari alat ukur lainnya.

Contohnya : blok ukur.

4. Alat Ukur Kaliber Batas

Yaitu alat ukur yang berfungsi untuk menunjukkan apakah dimensi suatu produk berada di dalam atau diluar dari daerah toleransi produk tersebut.

Contohnya : kaliber lubang dan kaliber poros.

5. Alat Ukur Bantu

Yaitu alat ukur yang berfungsi untuk membantu dalam proses pengukuran. Sebenarnya alat ini tidak bisa mengukur objek, namun karena peranannya yang sangat penting dalam pengukuran maka alat ini dinamakan juga dengan alat ukur.

Contohnya : meja rata, stand magnetic, batang lurus.

Berdasarkan sifat turunannya, dapat dibedakan atas:

1. Alat Ukur Khas

Yaitu alat ukur yang dibuat khusus untuk mengukur geometri yang khas, misalnya kekasaran permukaan, kebulatan, profil gigi pada roda gigi. Alat ukur jenis ini dapat dilengkapi skala dan dilengkapi alat pencatat atau penganalisis data.

Contohnya alat ukur roda gigi.

2. Alat Ukur Koordinat

Yaitu alat ukur ysang memiliki sensor yang dapat digerakkan dalam ruang, digunakan untuk menentukan posisi

Contohnya alat ukur posisi.

Berdasarkan prinsip kerjanya, dibedakan atas:

1. Alat ukur mekanik
2. Alat ukur elektrik
3. Alat ukur optik
4. Alat ukur pneumatik
5. Alat ukur hidrolik dan aerodinamik

Adapun  sifat dari alat ukur adalah:

1. Rantai kalibrasi

Yaitu kemampuan alat ukur untuk bisa dilakukan tingkatan pengkalibrasian.

Tingkatan tersebut adalah

• Kalibrasi alat ukur kerja dengan alat ukur standar kerja.
• Kalibrasi alat ukur standar kerja dengan alat ukur standar.
• Kalibrasi alat ukur standar dengan alat ukur standar nasional.
• Kalibrasi alat ukur standar nasional dengan alat ukur standar internasional.

2. Kepekaan

Yaitu kemampuan alat ukur untuk dapat merasakan perbedaan yang relatif kecil dari harga pengukuran.

3. Mampu baca

Kemampuan sistem penunjukan dari alat ukur untuk memberikan harga pengukuran yang jelas dan berarti.

4. Histerisis

Yaitu penyimpangan dari harga ukur yang terjadi sewaktu dilakukan pengukuran secara kontinu dari dua arah yang berlawanan.

5. Pergeseran

Yaitu terjadinya perubahan posisi pada penunjuk harga ukur sementara sensor tidak memberikan / merasakan sinyal atau perbedaan.

6. Kepasifan

Terjadi apabila sensor telah memberikan sinyal, namun penunjuk tidak menunjukkan  perubahan pada harga ukur.

7. Kestabilan nol

Yaitu kemampuan alat ukur untuk kembali ke posisi nol ketika sensor tidak lagi bekerja.

8. Pengambangan

Yaitu suatu kondisi alat ukur dimana jarum penunjuk tidak menunjukkan harga ukur yang konstan. Dengan kata lain, penunjuk selalu berubah posisi atau bergerak.

Klasifikasi Alat Ukur

Menurut cara kerja, alat ukur diklasifikasikan menjadi : 

• alat ukur mekanis
• alat ukur elektris 
• alat ukur optis 
• alat ukur mekanis optis dan 
• alat ukur pneumatis

Menurut sifat dari alat ukur :

a. Alat ukur langsung : hasil pengukurannya dapat langsung dibaca pada skala ukurannya. Contoh jangka sorong, mikrometer, mistar baja, height gauge.

b. Alat ukur pembanding : alat ukur yang mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi. Misal jam ukur ( dial indicator ), pembanding ( comparator )

c. Alat ukur standar, alat ukur yang mempunyai harga ukur tertentu. Misal blok ukur ( block gauge ),batang ukur ( length bar ), dan master ketinggian ( height master ).

d. Alat ukur batas, alat ukur yang digunakan untuk menentukan apakah suatu dimensi obyek ukur masih terletak dalam batas-batas toleransi ukuran. Misal kaliber batas Go dan No Go

e. Alat ukur bantu, alat ukur yang sifatnya hanya sebagai pembantu dalam proses pengukuran. Misal dudukan mikrometer, penyangga/pemegang jam ukur.

Menurut jenis dari benda yang akan diukur :

a. Alat ukur linier : alat ukur linier langsung maupun alat ukur linier tak langsung.

b. Alat ukur sudut atau kemiringan : ada alat ukur sudut yang langsung bisa dibaca hasil ukurannya ada juga yang membutuhkan perhitungan matematis.

c. Alat ukur kedataran.

d. Alat ukur untukmengukur profil atau bentuk.

e. Alat ukur ulir.

f. Alat ukur roda gigi

g. Alat ukur mengecek kekasaran.

Karakteristik pengukuran:

• Ketelitian (Accuracy), yaitu kemampuan alat ukur untuk memberikan nilai yang mendekati harga yang sebenarnya.
• Ketepatan (Precision), yaitu kemampuan alat ukur untuk memberikan nilai yang sama dari beberapa pengukuran yang dilakukan
• Kecermatan (Resolution), yaitu skala terkecil yang mampu dibaca oleh alat ukur.

Metode-metode pengukuran dalam Metrologi Industri

1. Pengukuran Langsung

Yaitu pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur langsung dimana hasil pengukuran dapat diperoleh secara langsung.

2. Pengukuran Tak Langsung

Yaitu pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur pembanding dan alat ukur standar, dimana hasil pengukuran tidak dapat diperoleh secara langsung.

3. Pengukuran dengan Kaliber Batas

Yaitu pengukuran yang dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah dimensi suatu produk berada di dalam atau diluar daerah toleransi produk tersebut.

4. Membandingkan dengan Bentuk Standar

Yaitu pengukuran yang dilakukan dengan cara membandingkan bentuk produk dengan bentuk standar dari produk tersebut. Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan profil proyektor.

Toleransi adalah perbedaan ukuran antara kedua harga batas, dimana ukuran atau jarak permukaan batas geometri komponen harus terletak. Suaian adalah hubungan antara dua komponen yang akan dirakit, yang ditimbulkan adanya perbedaan ukuran bagi pasangan elemen geometrik saat mereka disatukan. Kalibrasi adalah membandingkan suatu alat ukur (skala atau harga nominalnya) dengan acuan yang dianggap lebih benar. Langkah-langkah kalibrasi yaitu melakukan pengkalibrasian alat ukur dengan alat ukur yang lebih tinggi tingkatannya pada rantai kalibrasi, sehingga alat ukur tersebut dapat mempunyai aspek keterlacakkan (trace ability).

Hampir semua alat ukur mempunyai bagian yang disebut dengan penunjuk atau pencatat kecuali beberapa alat ukur batas atau standar.

Dari bagian penunjuk inilah dapat dibaca atau diketahui besarnya harga hasil pengukuran. Secara umum, penunjuk/pencatat ini dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu:

1. Penunjuk yang mempunyai skala,

2. Penunjuk berangka (sistem digital).

Jenis-jenis Pengukuran

1. Pengukuran Langsung

Pengukuran Langsung adalah proses pengukuran dengan menggunakan alat ukur langsung dan hasil

pengukurannya dapat langsungterbaca.

Contoh :Mistar Ukur, Mistar Ingsut (Caliper),Mikrometer, Height Gauge

Gambar: Alat ukur langsung

2.      Pengukuran Tak Langsung

Pengukuran Tak Langsung adalah proses pengukuran yang dilaksanakan dengan memakai beberapa jenis alat ukur pembanding, standar, dan alat ukur bantu.

 

Gambar: Alat ukur tak langsung

3. Pengukuran dengan Kaliber Batas

Pengukuran dengan Kaliber Batas adalah proses pemeriksaan untuk memastikan apakah obyek ukur memiliki harga yang terletak di dalam atau di luar daerah toleransi ukuran, bentuk, dan/atau posisi.

 

Gambar : Alat ukur caliber

4. Pengukuran dengan Bentuk Acuan

Pengukuran dengan cara membandingkan dengan suatu bentuk acuan yang ditetapkan pada layar alat ukur proyeksi.

 

Gambar : Pengukuran bentuk acuan

5. Pengukuran Geometri Khusus

Pengukuran yang dilakukan hanya untuk satu jenis geometri tertentu saja, seperti : kebulatan silinder, pitch ulir, pitch roda gigi, dsb.

 

Gambar : Pengukuran geometri khusus

6. Pengukuran dengan Mesin Ukur Koordinat

Mesin Ukur Koordinat adalah alat ukur geometri modern dengan memanfaatkan komputer untuk mengontrol gerakan sensor relatif terhadap benda ukur untuk menganalisis data pengukuran.

 

Gambar : Pengukuran dengan mesin ukur koordinat

Pengukuran Linier

1. Mistar Ukur

Alat ukur ini digunakan untuk mengukur linear langsung (panjang, lebar, dan tinggi), dimana hasil pengukurannya dapat langsung di baca pada bagian penunjuk (skala) dari alat ukur, dan hasil pengukuran dari alat ini tidak teliti.

 

Gambar: Alat ukur linier langsung

2. Mistar Ingsut / Vernier Caliper

Mistar ingsut kadang-kadang disebut juga dengan nama lain, yaitu: mistar geser, jangka sorong, jangka geser atau schuifmaat. Prinsipnya sama seperti mistar ukur yaitu dengan adanya skala linier pada rahangnya, sedangkan perbedaannya terletak pada cara pengukuran objek ukur.

Adapun kegunaan dari mistar ingsur itu sendiri, antara lain :

                   -  Dapat mengukur ketebalan jarak luar atau dimensi luar.

-  Dapat mengukur kedalaman.

-  Dapat mengukur tongkat.

-  Dapat mengukur celah atau dimeter dalam.

 

Gambar: Mistar Ingsut / Vernier Caliper

3. Mikrometer

kegunaan mikrometer skrup antara lain sebagai berikut ;
- Mengukur ketebalan benda yang tipis misalnya uang koin logam, bahkan untuk mikrometer yang sangat   teliti bisa digunakan untuk mengukur tebal kertas. ketelitian mikrometer skrup yaitu antara 0,01 mm atau 0,05 mm.

- Mengukur diameter luar sebuah benda yang kecil misalnya bantalan peluru, atau silinder kecil seperti contoh gambar di atas
- Untuk micrometer terntentu yang memiliki rahang geser bisa juga digunakan untuk mengukur kedalaman benda yang kecil seperti jangka sorong.

Gambar: Mikrometer

Pengukuran Sudut

Pada umumnya alat ukur sudut itu terbagi atas dua bagian besar, yaitu alat ukur sudut langsung, (besar sudut dapat langsung diketahui dari skalanya), dan alat ukur sudut Tak Langsung,(harus melalui perhitungan terlebih dahulu).

Yang termasuk alat ukur sudut langsung, antara lain :
* Busur Baja ( Stell Enginer Protractor )

Gambar: Busur Baja ( Stell Enginer Protractor )

* Busur Bilah ( Bevel Protractor)

Gambar: Busur Bilah ( Bevel Protractor)

Sedang alat ukur sudut tak Langsung antara lain :

* Rol
* Bola
* Alat-alat dengan rumus Sinus
* Block ukur sudut ( Angle Gauge)
* Mistar ingsut Ketinggian ( Hight Vernier Caliper)
* Auto Kalimator ( Angle Dekor )
* Pedatar ( Spirit Level )

Pengukuran Ketegaklurusan

*  Penyiku

Fungsi penyiku adalah untuk memeriksa ketegaklurusan atau kesikuan suatu benda, memeriksa kesejajaran garis, dan alat bantu dalam membuat garis pada benda kerja.

Gambar: Penyiku

Pengukuran Kedataran

* Waterpass

Waterpass adalah alat mengukur beda ketinggian dari satu titik acuan ke acuan berikutnya. Waterpass ini dilengkapi dengan kaca dan gelembung kecil di dalamnya. Untuk mengecek apakah waterpass telah terpasang dengan benar, perhatikan gelembung di dalam kaca berbentuk bulat. Apabila gelembung tepat berada di tengah, berarti waterpass telah terpasangdengan benar. Pada waterpass, terdapat lensa untuk melihat sasaran bidik. Dalam lensa, terdapattanda panah menyerupai ordinat (koordinat kartesius).

Gambar: Waterpass

Pengukur Kebulatan

Dial gauge, dial indikator (jarum ukur)

Kegunaan dial gauge seperti yang telah kita ketahui adalah untuk :

• mengukur kerataan permukaan bidang datar
• mengukur kerataan permukaan serta kebulatan sebuah poros
• mengukur kerataan permukaan dinding Cylinder

Adapun jenis jenis dial gauge sendiri ada berbagai macam sesuai dengan skala yang digunakan,  beberapa jenis dial gauge antara lain :

1. Dial gauge dengan nilai skala 0,01 mm
   jenis ini dapat digunakan untuk mengukur dengan batas ukuran sampai dengan 10 mm
2. Dial gauge dengan nulai skala 0,01 mm
   jenis ini mempunyai batas ukur sampai dengan 1 mm
3. Dial gauge dengan nilai skala 0,0005 mm
   jenis ini mempunyai batas ukur sampai 0,025 mm

Gambar: Dial gauge /dial indikator

Bagian bagian dial gauge :

1. Jarum panjang
2. Jarum pendek
3. Tanda batas toleransi
4. Bidang sentuh denganbenda kerja

Fungsi dari masing masing bagian :

1.  Jarum panjangJarum panjang ini akan langsung bergerak apabila bagian bidang sentuh tertekan oleh benda kerja. Adapun nilai pergerakan dari jarumpanjang tersebut tergantung dari beberapa nilai dari skala dial gauge tersebut.Misal : dial gauge skala 0,01 mm, apabila jarum panjang menunjuk angka 10 berarti 0,01 x 10 = 0,1 mm

Skala untuk jarum panjang ini dapat berputar kekiri atau kekanan, yang artinya posisi angka nol tidak selalu berada diatas tergantung pada posisi mana yang kita kehendaki pada saat proses pengukuran benda kerja.

2. Jarum pendekjarum pendek akan bergerak satu step/ruas, apabila jarum panjang bergerak dari angka nol sampai dengan angka nol lagi (satu putaran).misal : nilai pergerakan satu ruas dari jarum pendek adalah 0,01 mm x 100 = 1 mm (apabila nilai skala 0,01 mm)

Jadi, jika jarum pendek berputar sampai satu putaran berarti 1 x 10 = 10 mm.

3. Batas toleransiBatas toleransi pada alat ini ada dua dan dapat digeser kekiri dan kekanan sesuai dengan yang kita kehendaki untuk melihat batas pergerakan jarum panjang kekiri atau kekanan, pada saat proses pengukuran benda kerja.
4. Bidang sentuh dengan benda kerjaBagian ini akan bergerak naik atau turun apabila bersentuhan dengan permukaan benda kerja saat benda kerja bergerak terhadap bidang sentuh tersebut.

Jarum panjang akan bergerak kearah kanan apabila bidang sentuh bergerak kearah atas.

Jarum panjang akan bergerak kekiri apabila bidang sentuh bergerak ke bawah.

SUMBER - SUMBER KESALAHAN PENGUKURAN

a. Kesalahan pengukuran karena alat ukur

           Kesalahan pengukuran dapat diakibatkan oleh kondisi alat ukur. Untuk mengurangi terjadinya penyimpangan pengukuran seminimal mungkin maka alat ukur yang akan dipakai harus dikalibrasi untuk menghindari sifat-sifat yang merugikan dari alat ukur, seperti kestabilan nol, kepasifan, pengambangan dan sebagainya.

b. Kesalahan pengukuran karena benda ukur

                Benda ukur  yang terbuat dari bahan yang bersifat elastis atau yang mempunyai sifat elastis, artinya bila ada beban atau tekanan yang dikenakan pada benda tersebut maka akan terjadi perubahan bentuk. Bila tidak hati - hati dalam mengukur maka penyimpangan hasil pengukuran pasti akan terjadi. 

c. Kesalahan pengukuran karena faktor si pengukur

                Manusia memang mempunyai sifat tersendiri dan keterbatasan. Sulit diperoleh hasil yang sama dari dua orang yang melakukan pengukuran meskipun alat ukur sama dan benda ukur juga sama. Hal ini mungkin karena kondisi manusia, kesalahan penggunaan metode pengukuran,kesalahan karena pembacaan skala ukur.

d. Kesalahan karena kondisi manusia

                Kondisi badan yang kurang sehat sewaktu mengukur mungkin badan agak gemetar, maka posisi alat ukur terhadap benda ukur sedikit mengalami perubahan akibatnya hasil pengukuran ada penyimpangan, penglihatan yang kurang jelas juga bisa mengakibatkan kesalahan pembacaan skala ukur.

e. Kesalahan karena pembacaan skala ukur.

              Kebanyakan yang terjadi karena kesalahan posisi waktu membaca skala ukur atau istilahnya paralaks, si pengukur yang kurang memahami pembagian divisi dari skala ukur dan kurang mengerti membaca skala ukur yang ketelitiannya lebih kecil daripada yang biasanya sering digunakan.

f. Kesalahan karena faktor lingkungan

              Ruang yang digunakan untuk pengukuran harus bersih, terang dan teratur rapi letak peralatan ukurnya. Ruang yang kurang terang atau remang - remang dapat mengganggu dalam membaca skala ukur.