Surface metrology has been widely used in manufacturing for many years. There has been a wide range of techniques applied for measuring surface topography. A photometric stereo technique is one of the best ways for the analysis of three-dimensional (3D) surface textural patterns. Many published works are concerned the developed approach for recovering the 3D profiles from surface normal. This research not only presents a methodology used to retrieve the profiles of surface roughness standards but also investigates the uncertainty estimation of textural measurement determined by the photometric stereo method. Various input quantities have been studied such as pixel error from recovered 3D surface textural patterns, the power of light source which involved with surface roughness average (Ra) value and the effect of room temperature. The surface roughness standards were utilized as the reference value. In term of increasing accuracy of the reference value, a contact method (stylus instrument) was used to calibrate them. Illumination angles of light source had some influence on the measurement results. A coordinate measuring machine (CMM) was used for holding the light source in order to study the effects of tilt and slant angles. The effect of tilt and slant angles were investigated. The results of these experiments successfully indicated that the angle used in photometric stereo method played an important role to the accuracy level of the roughness measurement results. The surface roughness specimen manufactured by a Computer Numerical Control (CNC) was applied to validate the capability of the photometric stereo system.

In dimensional measurements, it is required to specify uncertainty in the measurement as the range of possible deviation for the measurement result. In this thesis, a computer program is developed for evaluating uncertainty in measurement of commonly used dimensional measuring devices like vernier callipers, micrometers, comparators, and gauge blocks. In evaluation of the uncertainty in measurement, some uncertainty sources like temperature difference between the measured part and the instrument, uncertainty in reference gauge block&rsquo / s dimension, mechanical effects, etc. are considered. The program developed, employs the EAL, NIST and GUM uncertainty evaluation equations as standard equations. However, the program can also be used for other measuring instruments and the users can define their own uncertainty equation. In the evaluations, for the standard uncertainty of the variables considered, symmetric distributions are used. The program gives the uncertainty budget and to compare the contribution of each variable on the overall uncertainty of the measurement, the uncertainty effect ratio is also given. In this thesis the evaluation process for uncertainty in measurement, the difference between the measurement error and uncertainty in measurement and the structure of the program are discussed. Also, a set of experiments has been made to illustrate the application of the program for evaluating the measurement uncertainty of vernier callipers with 1/50 and 1/20 resolutions, digital vernier calliper and 25 mm micrometer.

Este trabalho teve como objetivos estabelecer os protocolos para o cálculo de incertezas de medição e a interpretação dos resultados de monitoração do Laboratório de Monitoração In Vivo (LMIV). Especificamente, o trabalho visou quantificar a contribuição dos fatores de influência para o cálculo de incertezas, e estabelecer a incerteza nas medidas. Foram utilizados dois detectores cintiladores de iodeto de sódio ativados com tálio (NaI:Tl) que possuem dimensões de 8x4\" (detector de corpo inteiro) e 3x3\" (detector de tireóide), um analisador multicanal EG&G Ortec, modelo 920E, e um microcomputador onde os espectros são adquiridos, analisados e armazenados com o auxílio do programa Renascence32, Ortec. As medições foram realizadas utilizando-se o objeto simulador antropomórfico do Alderson Research Labs. O radionuclídeo de interesse adotado para este estudo foi o 137Cs. Foram estudadas as influências dos fatores operador, geometria de medição, condições ambientais, flutuações eletrônicas com o tempo e baixa atividade. A análise das incertezas resultou em uma incerteza combinada relativa de 15,7% para o sistema 8x4\" e 9,8% para o sistema 3x3\". Estes valores foram obtidos seguindo os princípios recomendados no Guia para Expressão da Incerteza de Medição (GUM) da Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM). / This work aimed to quantify the contribution of influence factors for the calculation of uncertainties and establish the uncertainties in the measurements of the In Vivo Monitoring Laboratory (LMIV). The materials used were used: two scintillator detectors of sodium iodine activated with thallium (NaI:Tl), with the dimension of 8x4\" (whole body detector) and 3x3\" (thyroid detector), an EG&G Ortec, model 920E multichannel analyzer and a microcomputer, where the spectra are acquired, analyzed and stored, with the support of Ortecs software, Renascence32. The measurements were carried out using the anthropomorphic simulating object from Alderson Research Labs. The targeted radionuclide adopted for this study was 137Cs. The influence factors were operator, measurement geometry, environmental conditions and Electronic fluctuations over time. The analysis of the uncertainties resulted in a relative combined uncertainty of 15.7% for the 8x4\" system and 9.8% for the 3x3\" system. These values were obtained following the Guide for Expression of Uncertainty in the Measurement, (GUM) of Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM).

Ensaios de distribuição de água de aspersores são convencionalmente realizados manualmente, requerendo tempo e mão de obra treinada. A automação desses ensaios proporciona redução da demanda por esses recursos e apresenta potencial para minimizar falhas e/ou desvios de procedimento. Atualmente, laboratórios de ensaio e calibração acreditados junto a organismos legais devem apresentar em seus relatórios a incerteza de medição de seus instrumentos e sistemas de medição. Além disso, normas de ensaio e calibração apresentam especificação de incerteza aceitável, como a norma de ensaios de distribuição de água por aspersores, ISO 15886-3 (2012), a qual exige uma incerteza expandida de até 3% em 80% dos coletores. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver um sistema automatizado para os ensaios de aspersores em laboratório e realizar a análise de incerteza de medição, para sua quantificação nos resultados de ensaio e para dar suporte ao dimensionamento dos tubos de coleta. O sistema automático foi constituído por um subsistema de gerenciamento, por meio de um aplicativo supervisório, um de pressurização e um de coleta, por meio de módulos eletrônicos microprocessados desenvolvidos. De acordo com instruções do sistema de gerenciamento o sistema de pressurização ajustava a pressão no aspersor por meio do controle da rotação da motobomba, e o sistema de coleta realizava a medição da intensidade de precipitação de água ao longo do raio de alcance do aspersor. A água captada por cada coletor drenava para um tubo de coleta, que estava conectado a uma das válvulas solenoides de um conjunto, onde havia um transmissor de pressão. Cada válvula era acionada individualmente numa sequência para a medição do nível de água em cada tubo de coleta, por meio do transmissor. Por meio das análises realizadas, as menores incertezas foram obtidas para os menores diâmetros de tubo de coleta, sendo que se deve utilizar o menor diâmetro possível. Quanto ao tempo de coleta, houve redução da incerteza de medição ao se aumentar a duração, devendo haver um tempo mínimo para se atingir a incerteza-alvo. Apesar de cada intensidade requer um tempo mínimo para garantir a incerteza, a diferença mínima de nível a ser medida foi a mesma. Portanto, para os ensaios visando atender a incerteza, realizou-se o monitoramento da diferença de nível nos tubos, ou diferença de nível, facilitando a realização do ensaio. Outra condição de ensaio considerou um tempo de coleta para 30 voltas do aspersor, também exigido pela norma ISO 15886-3 (2012). A terceira condição considerou 1 h de coleta, como tradicionalmente realizado. As curvas de distribuição de água obtidas por meio do sistema desenvolvido foram semelhantes às obtidas em ensaios convencionais, para as três situações avaliadas. Para tempos de coleta de 1 h ou 30 voltas do aspersor o sistema automático requereu menos tempo total de ensaio que o ensaio convencional. Entretanto, o sistema desenvolvido demandou mais tempo para atingir a incerteza-alvo, o que é uma limitação, mesmo sendo automatizado. De qualquer forma, o sistema necessitava apenas que um técnico informasse os parâmetros de ensaio e o acionasse, possibilitando que o mesmo alocasse seu tempo em outras atividades. / Sprinkler water distribution tests are usually done manually, requiring time and trained labor. Automation of these tests allows saving such resources, and offers potential to minimize failures and/or procedure deviations. Nowadays, calibration and testing laboratories accredited by legal bodies have to present the uncertainty of their instruments and measurement systems. Besides, testing and calibration standards specify acceptable uncertainty, as the standard for sprinkler water distribution test, ISO 15886-3 (2012), which requires an expanded uncertainty up to 3% for 80% of the collectors. The purposes of this work were to develop an automated system for testing sprinkler at laboratory, and perform the analysis uncertainty of measurement, to quantify its magnitude on the testing results, and to support the sizing of collection tubes. The automatic system consisted of a management system, by the supervisory program, a pressurization system, and a collection system, by microprocessed electronic modules developed. According to instructions of the management system, the pressurization system adjusted pressure at the sprinkler by controlling pump rotation, and the collection system measured water application rate through the sprinkler radius. The water from each collector drained to a collecting tube, which was connected to a manifold of valves that contained a pressure transmitter. Each valve was individually triggered in sequence to allow measuring water level within each collection tube, by the transmitter. The analysis of uncertainty showed that the lower diameters of collection tubes presented the lower uncertainty, hence lower diameters should be used when possible. For the collection time, uncertainty decreased as time increased, and should be a minimum value to reach the target uncertainty. Although each application rate requires a minimum time to reach uncertainty, the difference of pressure to be measured stayed the same. Thus, for the tests addressing uncertainty, the difference of pressure was monitored, facilitating the test. Another test condition considered the collection time for 30 laps of the sprinkler, also required by ISO 15886-3 (2012). The third condition considered 1 h of collection, as traditionally done. Water distribution curves obtained from the automated system were similar as those of the conventional tests, for the three situations evaluated. For durations of 1 h or 30 laps of the sprinkler, the automated system required lower total time than the conventional test. However, the system developed demanded more time to perform the test to reach the maximum uncertainty, which is a limitation, even been automatized. In any case, a technician was required just to set parameters and then start the system, so he could allocate his time for other activities.

Vem se tornando cada vez mais importante o conhecimento e avaliação da incerteza de medição em todos areas de ensaios experimentais. Este trabalho visa estudar a incerteza de medição no levantamento do comportamento em fadiga de materiais metálicos utilizando-se de curvas S-N. Embora existam diversas normas e códigos sobre a análise estatística dos resultados obtidos em fadiga, eles avaliam apenas a dispersão no número de ciclos para a falha, não considerando fatores como as fontes incerteza das tensões aplicadas, da máquina de ensaios utilizada, entre outros. / The knowledge and evaluation of measurement uncertainty is becoming more and more important in all areas of experimental tests. The goal of this work is to study the measurement uncertainty in the fatigue tests of metalic materials using the S-N curve approach. Although there are various standards and codes on statistical analysis of the fatigue results, they only assess the dispersion in the number of cycles to failure, not taking into account uncertainty sources of aplied load, test machine, among others.

Vem se tornando cada vez mais importante o conhecimento e avaliação da incerteza de medição em todos areas de ensaios experimentais. Este trabalho visa estudar a incerteza de medição no levantamento do comportamento em fadiga de materiais metálicos utilizando-se de curvas S-N. Embora existam diversas normas e códigos sobre a análise estatística dos resultados obtidos em fadiga, eles avaliam apenas a dispersão no número de ciclos para a falha, não considerando fatores como as fontes incerteza das tensões aplicadas, da máquina de ensaios utilizada, entre outros. / The knowledge and evaluation of measurement uncertainty is becoming more and more important in all areas of experimental tests. The goal of this work is to study the measurement uncertainty in the fatigue tests of metalic materials using the S-N curve approach. Although there are various standards and codes on statistical analysis of the fatigue results, they only assess the dispersion in the number of cycles to failure, not taking into account uncertainty sources of aplied load, test machine, among others.

Ensaios de distribuição de água de aspersores são convencionalmente realizados manualmente, requerendo tempo e mão de obra treinada. A automação desses ensaios proporciona redução da demanda por esses recursos e apresenta potencial para minimizar falhas e/ou desvios de procedimento. Atualmente, laboratórios de ensaio e calibração acreditados junto a organismos legais devem apresentar em seus relatórios a incerteza de medição de seus instrumentos e sistemas de medição. Além disso, normas de ensaio e calibração apresentam especificação de incerteza aceitável, como a norma de ensaios de distribuição de água por aspersores, ISO 15886-3 (2012), a qual exige uma incerteza expandida de até 3% em 80% dos coletores. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver um sistema automatizado para os ensaios de aspersores em laboratório e realizar a análise de incerteza de medição, para sua quantificação nos resultados de ensaio e para dar suporte ao dimensionamento dos tubos de coleta. O sistema automático foi constituído por um subsistema de gerenciamento, por meio de um aplicativo supervisório, um de pressurização e um de coleta, por meio de módulos eletrônicos microprocessados desenvolvidos. De acordo com instruções do sistema de gerenciamento o sistema de pressurização ajustava a pressão no aspersor por meio do controle da rotação da motobomba, e o sistema de coleta realizava a medição da intensidade de precipitação de água ao longo do raio de alcance do aspersor. A água captada por cada coletor drenava para um tubo de coleta, que estava conectado a uma das válvulas solenoides de um conjunto, onde havia um transmissor de pressão. Cada válvula era acionada individualmente numa sequência para a medição do nível de água em cada tubo de coleta, por meio do transmissor. Por meio das análises realizadas, as menores incertezas foram obtidas para os menores diâmetros de tubo de coleta, sendo que se deve utilizar o menor diâmetro possível. Quanto ao tempo de coleta, houve redução da incerteza de medição ao se aumentar a duração, devendo haver um tempo mínimo para se atingir a incerteza-alvo. Apesar de cada intensidade requer um tempo mínimo para garantir a incerteza, a diferença mínima de nível a ser medida foi a mesma. Portanto, para os ensaios visando atender a incerteza, realizou-se o monitoramento da diferença de nível nos tubos, ou diferença de nível, facilitando a realização do ensaio. Outra condição de ensaio considerou um tempo de coleta para 30 voltas do aspersor, também exigido pela norma ISO 15886-3 (2012). A terceira condição considerou 1 h de coleta, como tradicionalmente realizado. As curvas de distribuição de água obtidas por meio do sistema desenvolvido foram semelhantes às obtidas em ensaios convencionais, para as três situações avaliadas. Para tempos de coleta de 1 h ou 30 voltas do aspersor o sistema automático requereu menos tempo total de ensaio que o ensaio convencional. Entretanto, o sistema desenvolvido demandou mais tempo para atingir a incerteza-alvo, o que é uma limitação, mesmo sendo automatizado. De qualquer forma, o sistema necessitava apenas que um técnico informasse os parâmetros de ensaio e o acionasse, possibilitando que o mesmo alocasse seu tempo em outras atividades. / Sprinkler water distribution tests are usually done manually, requiring time and trained labor. Automation of these tests allows saving such resources, and offers potential to minimize failures and/or procedure deviations. Nowadays, calibration and testing laboratories accredited by legal bodies have to present the uncertainty of their instruments and measurement systems. Besides, testing and calibration standards specify acceptable uncertainty, as the standard for sprinkler water distribution test, ISO 15886-3 (2012), which requires an expanded uncertainty up to 3% for 80% of the collectors. The purposes of this work were to develop an automated system for testing sprinkler at laboratory, and perform the analysis uncertainty of measurement, to quantify its magnitude on the testing results, and to support the sizing of collection tubes. The automatic system consisted of a management system, by the supervisory program, a pressurization system, and a collection system, by microprocessed electronic modules developed. According to instructions of the management system, the pressurization system adjusted pressure at the sprinkler by controlling pump rotation, and the collection system measured water application rate through the sprinkler radius. The water from each collector drained to a collecting tube, which was connected to a manifold of valves that contained a pressure transmitter. Each valve was individually triggered in sequence to allow measuring water level within each collection tube, by the transmitter. The analysis of uncertainty showed that the lower diameters of collection tubes presented the lower uncertainty, hence lower diameters should be used when possible. For the collection time, uncertainty decreased as time increased, and should be a minimum value to reach the target uncertainty. Although each application rate requires a minimum time to reach uncertainty, the difference of pressure to be measured stayed the same. Thus, for the tests addressing uncertainty, the difference of pressure was monitored, facilitating the test. Another test condition considered the collection time for 30 laps of the sprinkler, also required by ISO 15886-3 (2012). The third condition considered 1 h of collection, as traditionally done. Water distribution curves obtained from the automated system were similar as those of the conventional tests, for the three situations evaluated. For durations of 1 h or 30 laps of the sprinkler, the automated system required lower total time than the conventional test. However, the system developed demanded more time to perform the test to reach the maximum uncertainty, which is a limitation, even been automatized. In any case, a technician was required just to set parameters and then start the system, so he could allocate his time for other activities.

Vem se tornando cada vez mais importante o conhecimento e avaliação da incerteza de medição em todos areas de ensaios experimentais. Este trabalho visa estudar a incerteza de medição no levantamento do comportamento em fadiga de materiais metálicos utilizando-se de curvas S-N. Embora existam diversas normas e códigos sobre a análise estatística dos resultados obtidos em fadiga, eles avaliam apenas a dispersão no número de ciclos para a falha, não considerando fatores como as fontes incerteza das tensões aplicadas, da máquina de ensaios utilizada, entre outros. / The knowledge and evaluation of measurement uncertainty is becoming more and more important in all areas of experimental tests. The goal of this work is to study the measurement uncertainty in the fatigue tests of metalic materials using the S-N curve approach. Although there are various standards and codes on statistical analysis of the fatigue results, they only assess the dispersion in the number of cycles to failure, not taking into account uncertainty sources of aplied load, test machine, among others.

Este trabalho teve como objetivos estabelecer os protocolos para o cálculo de incertezas de medição e a interpretação dos resultados de monitoração do Laboratório de Monitoração In Vivo (LMIV). Especificamente, o trabalho visou quantificar a contribuição dos fatores de influência para o cálculo de incertezas, e estabelecer a incerteza nas medidas. Foram utilizados dois detectores cintiladores de iodeto de sódio ativados com tálio (NaI:Tl) que possuem dimensões de 8x4\" (detector de corpo inteiro) e 3x3\" (detector de tireóide), um analisador multicanal EG&G Ortec, modelo 920E, e um microcomputador onde os espectros são adquiridos, analisados e armazenados com o auxílio do programa Renascence32, Ortec. As medições foram realizadas utilizando-se o objeto simulador antropomórfico do Alderson Research Labs. O radionuclídeo de interesse adotado para este estudo foi o 137Cs. Foram estudadas as influências dos fatores operador, geometria de medição, condições ambientais, flutuações eletrônicas com o tempo e baixa atividade. A análise das incertezas resultou em uma incerteza combinada relativa de 15,7% para o sistema 8x4\" e 9,8% para o sistema 3x3\". Estes valores foram obtidos seguindo os princípios recomendados no Guia para Expressão da Incerteza de Medição (GUM) da Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM). / This work aimed to quantify the contribution of influence factors for the calculation of uncertainties and establish the uncertainties in the measurements of the In Vivo Monitoring Laboratory (LMIV). The materials used were used: two scintillator detectors of sodium iodine activated with thallium (NaI:Tl), with the dimension of 8x4\" (whole body detector) and 3x3\" (thyroid detector), an EG&G Ortec, model 920E multichannel analyzer and a microcomputer, where the spectra are acquired, analyzed and stored, with the support of Ortecs software, Renascence32. The measurements were carried out using the anthropomorphic simulating object from Alderson Research Labs. The targeted radionuclide adopted for this study was 137Cs. The influence factors were operator, measurement geometry, environmental conditions and Electronic fluctuations over time. The analysis of the uncertainties resulted in a relative combined uncertainty of 15.7% for the 8x4\" system and 9.8% for the 3x3\" system. These values were obtained following the Guide for Expression of Uncertainty in the Measurement, (GUM) of Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM).

This diploma thesis with title of „Management of Coordinate Measuring Machine Calibration“ aimed to develop detailed analysis of uncertainties when deploying 3D coordinate measuring machine MicroVu Excel in practice. The analysis was supported by an example of measuring uncertainty calculation. This thesis also discusses the integration of automatic assessment of uncertainties into programming equipment; and creation of methodical calibration process for this kind of machine.