Современные технологии контроля и измерений

Министерство образования и науки Российской Федерации 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

А.С. Ермаков 

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ  

КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЙ 

Учебно-практическое пособие 

Москва 2017 

2-е издание (электронное)

УДК 006.91 
ББК 30.10 
 Е72 

Р е ц е н з е н т ы: 
профессор, кандидат технических наук А. С. Воякин, 
профессор кафедры станков и инструментов ФГБОУ ВПО «МГУЛ»; 
доцент К. В. Постнов, доцент кафедры информационных систем,  
технологий и автоматизации в строительстве НИУ МГСУ 

 Ермаков, Александр Станиславович. 
Е72     Современные технологии контроля и измерений [Электронный ресурс] : учебно-практическое пособие / А. С. Ермаков ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. гос. строит. ун-т. — 2-е изд. (эл.). 
— Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 96 с.). — М. : Издательство 
МИСИ—МГСУ, 2017. — Систем. требования: Adobe Reader XI либо 
Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10".

ISBN 978-5-7264-1712-7 

Рассмотрены основные методы подготовки метрологической информации и 
ее автоматизированное измерение при проведении экспериментальных исследований в строительстве; методы распознавания объектов; элементы расчета 
схем по автоматизации технологий контроля и измерений. Приведены схемы 
автоматизированных измерительно-вычислительных установок.  

Для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки 
27.03.01 «Стандартизация и метрология». 

УДК 006.91 
ББК  30.10 

ISBN 978-5-7264-1712-7 

Деривативное электронное издание на основе печатнaого издания: Современные технологии контроля и измерений : учебно-практическое пособие / А. С. Ермаков ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. гос. 
строит. ун-т. — М. : Издательство МИСИ—МГСУ, 2015. — 96 с. — ISBN 
978-5-7264-1173-6.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных 
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от 
нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

©  Национальный исследовательский

Московский государственный 
строительный университет, 2015

Оглавление 

ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................... .4 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТАХ ........................... .5 
Практическая работа 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ       
ТЕХНОЛОГИИ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ НА ПРЕДПРИЯТИИ  
ИНДУСТРИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ............................................................. .6 
Практическая работа 2. РАСПОЗНАВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ 
ИЗДЕЛИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЛИНГВИСТИЧЕСКОГО         
ПОДХОДА .................................................................................................... 11 
Практическая работа 3. РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ    
ПО УСТАНОВЛЕННОЙ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ ..................................... 14 
Практическая работа 4. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО 
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ РАСПОЗНАВАНИЯ       
МОДЕЛИ ИЗДЕЛИЯ .................................................................................... 18 
Практическая работа 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ    
АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ............................ 26 
Практическая работа 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ  
СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ 
КОНТРОЛЯ ................................................................................................... 31 
Практическая работа 7. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ  
И РАБОТЫ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ............. 38 
Практическая работа 8. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ  
И РАБОТЫ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЯ .......................... 54 
Практическая работа 9. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ 
ШТРИХКОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ О СТРОИТЕЛЬНОЙ 
ПРОДУКЦИИ И ЕЕ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ................................................. 61 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................. 71 
Библиографический список ......................................................................... 72 
ПРИЛОЖЕНИЯ ............................................................................................ 76 

ВВЕДЕНИЕ 

Развитие индустрии строительства идет по пути повышения его качества, надежности и эффективности и требует совершенствования всех видов обеспечений, его составляющих. Одно из направлений совершенствования процессов производства строительных материалов, изделий и сооружений осуществляется за счет внедрения современных технологий контроля и измерений, основанных на реализации CALS-технологии с применением цифровых технологий, компьютеризированных методов и технических средств их реализации.  
Целью изучения дисциплины «Современные технологии контроля и измерений» является подготовка специалиста, обладающего знаниями, связанными с современными технологиями контроля и измерений. 
Для достижения данной цели необходимо: 
– изучить основные современные технологии контроля и измерений;
– сформировать навыки владения современными технологиями контроля и измерений; 
– изучить нормативно-правовые документы, регламентирующие вопросы применения современных технологий контроля и измерений; 
– овладеть основными направлениями в организации мероприятий по
обеспечению процессов эффективного мониторинга и его метрологического обеспечения на основе моделирования процессов измерения и контроля. 
Данное пособие содержит основные сведения по формированию данных 
для контроля цифровых технологий измерения и получения информации об 
объекте, а также о методическом и техническом его обеспечении. 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТАХ 
 
Перед выполнением практических работ студенты изучают по теме 
теоретический материал, который изложен в данном пособии. Дополнительные сведения можно найти, изучив специальную литературу, 
ознакомившись с научными исследованиями, открытыми публикациями достижений отечественных и зарубежных ученых, а также с отчетами НИР.  
При выполнении практической работы студенты получают индивидуальное задание. Сложные задания выполняются в звеньях.  
После выполнения практической работы студенты готовят отчеты по 
работе и дают ответы на контрольные вопросы. 
Практическая работа заключается в выполнении комплекса учебных 
заданий, направленных на усвоение научно-теоретических основ учебной дисциплины, приобретение практических навыков овладения методами практической работы с применением современных информационных, контролируемых и измерительных технологий. Практическую работу студенты выполняют в письменном виде. Отчет предоставляется 
преподавателю, ведущему данный предмет, в электронном и печатном 
виде. 
Практические работы способствуют более глубокому пониманию 
теоретического материала учебной дисциплины, а также развитию, 
формированию и становлению различных уровней составляющих профессиональной компетентности студентов. Основой практикума выступают типовые задания, которые должен уметь выполнять специалист в 
области строительства.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Практическая работа 1 
 
ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ  
ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ НА ПРЕДПРИЯТИИ 
ИНДУСТРИИ СТРОИТЕЛЬСТВА 
 
Цель работы: исследовать состояние и направления совершенствования технологий измерения и контроля на предприятии индустрии 
строительства. 
 
Программа работы 
 
1. Изучить методические указания к практической работе.  
2. Определить понятие технологии контроля и измерения параметров производства материалов и сооружений в строительстве [22; 51; 
52].  
3. Рассмотреть все виды обеспечений технологии контроля и измерения. 
4. Изучить анализ технологии контроля и измерения согласно представленным рекомендациям [1; 8; 22; 32]. 
5. Получить индивидуальное задание по практическому занятию. 
6. Сформировать идеальный вариант технологии контроля и измерения. 
7. Проанализировать вероятные проблемы технологии контроля и 
измерения в технологических процессах производства строительных 
материалов, изделий [44] и сооружений. 
8. Рассмотреть совершенствование заданного вида обеспечения 
технологии. 
9. Составить отчет по работе в соответствии с индивидуальным заданием. 
10.  Сформировать выводы. 
 
Общие требования к метрологическому обеспечению предприятия 
 
Технология контроля и измерения — это совокупность методов, 
процессов, материалов и средств, включающих выбор методов, правил 
и процедур, при помощи которых происходит получение данных с известной погрешностью и их отбор, необходимых для выявления отклонений от целей управления.  
Технический и метрологический уровень развития приборостроения, 
как зарубежного, так и отечественного, позволяет обеспечить высоко

точное измерение и достоверный контроль параметров в индустрии 
строительства, 
включая 
возможность 
создания 
информационноизмерительных систем, работающих в реальном масштабе времени. 
Как любая технология, технология контроля и измерений содержит 
различные виды обеспечений [14; 27; 29; 33; 42; 46; 47; 49; 54]: организационное, информационное, методическое, техническое, математическое, кадровое и др. Современное состояние строительной индустрии 
и ее метрологическое обеспечение можно охарактеризовать определенными позитивными тенденциями в совершенствовании всех видов его 
обеспечения.  
Идеальный вариант технологии контроля и измерения должен позволять обеспечивать измерение и контроль требуемых параметров материалов, изделий, сооружений и процессов их изготовления с необходимой точностью и минимальными затратами времени и средств, обеспечивая выполнение целей управления. 
При анализе состояния технологий контроля и измерений устанавливается следующее [32; 40; 45]:  
1) влияние состояния технологии контроля и измерений на основные 
технико-экономические показатели технологического процесса (производства): качество, систему учета и сроки выпуска материалов или сооружений, экономию материалов и затрат по эксплуатации, производительность труда, снижение себестоимости материалов или сооружений, 
эффективность мероприятий по комплексной безопасности в строительстве;  
2) наличие на рассматриваемом участке производства нормативной 
и конструкторско-технологической документации, регламентирующей 
требования к технологии контроля и измерений: средствам и методам 
измерений и контроля параметров изделий в технологическом процессе, методам и правилам контроля и измерений, правильности и своевременности отражения этих требований в нормативной документации 
по конкретным нормам точности параметров; методам, средствам, 
условиям, процедурам выполнения измерений, контроля и испытаний и 
методам оценки точности измерений, испытаний и контроля основных 
параметров продукции или технологических процессов, а также своевременности обновления нормативной документации; 
3) актуализация на предприятии федеральных законов [11], государственных стандартов системы ГСИ, ГОСТов [13], СП и другой нормативной документации, устанавливающих требования к обеспечению 
единства и требуемой точности измерений, испытаний и контроля на 
всех стадиях разработки, производства, испытаний, приемки и эксплуатации продукции;  

4) уровень оснащения предприятий современными техническими 
средствами измерений и контроля, предназначенными для поддержания 
оптимальных режимов технологических процессов, эффективной работы АСУТП, объективного контроля качества сырья, материалов, установок, полуфабрикатов и готовой продукции, соблюдения правил безопасности труда, строгого учета всех видов материальных ресурсов, а 
также для проведения НИР, ОКР и проектных работ;  
5) состояние обеспеченности планируемых разработок новой технологии контроля и измерения, освоения их производства и внедрения 
новых технических средств измерений и контроля, отвечающих по точности, быстродействию, производительности, уровню автоматизации 
контрольных операций, совместимости средств контроля с технологическим оборудованием и требованиями проектно-конструкторской и 
технологической документации, а также соответствующих показателям 
лучших современных образцов производимых изделий;  
6) соответствие находящихся в обращении средств измерений и 
контроля современным требованиям научно-технического уровня [3; 5; 
14; 16; 18; 21; 22; 26; 46], а также показателям лучших современных 
аналогов; 
7) эффективность использования находящихся в обращении технических средств измерений и контроля, средств их градуировки, поверки 
[39] и калибровки; интенсификация использования дефицитных 
средств, в том числе на основе развития инновационных форм пользования; 
8) структура организации и деятельности метрологической службы 
производства в соответствии с требованиями утвержденного Положения о ней [40]; ее укомплектованность квалифицированными кадрами, 
обеспечение ею контроля качества выпускаемой продукции; эффективность ее взаимодействия с другими инженерно-техническими службами 
производства по вопросам метрологии;  
9) использование для аттестации, унификации и стандартизации в 
производстве методик выполнения измерений [30], испытаний и контроля важнейших параметров продукции, технологических процессов, 
параметров опасных и вредных производственных факторов, а также 
состояния окружающей природной среды;  
10) состояние применяемых технических средств в технологии контроля и измерений, в том числе:  
наличие на производстве эталонов, других средств поверки и калибровки средств измерений, в том числе стандартных образцов 
веществ и материалов, методик поверки и калибровки используемых средств измерений и т.п. [15; 16; 25];  

наличие специальных помещений, необходимых для проведения 
метрологических работ и хранения средств измерений [30; 44];  
наличие ремонтно-поверочного оборудования, запасных частей, 
ремонтной документации, необходимой для ремонта применяемых средств измерений (испытаний и контроля); 
11) состояние и эффективность работ (достоверность, производительность, гибкость и оперативность) по проведению метрологической 
экспертизы проектной, конструкторской и технологической документации, проектов нормативных документов;  
12) состояние работ, выполняемых для предприятия органами Государственной метрологической службы [40; 41];  
13) потребность производства в технических средствах контроля и 
измерений, средствах их калибровки и аттестации, необходимых для 
дооснащения технологических процессов, научно-исследовательских, 
проектно-конструкторских, испытательных подразделений и подразделений метрологической службы с учетом требований потребителя к 
контролю и измерениям характеристик и параметров производимых 
материалов или изделий в связи с изменением направления спроса рынка;  
14) потребность в стандартных справочных данных о свойствах материалов, необходимых для повышения точности и достоверности 
оценки результатов измерений и контроля качества продукции и параметров технологических процессов, для качественного проектирования 
новых видов строительных материалов, изделий и сооружений;  
15) потребность предприятия в кадровом обеспечении службы метрологии предприятия, в том числе для выполнения работ по аттестации 
методик выполнения измерений, калибровке средств измерений и метрологической экспертизе документов.  
При анализе технологии контроля и измерений в производстве осуществляют также проверку на соответствие требованиям международных стандартов ISO 9000 [26], EN 14500, ISO 14000.  
 
Индивидуальное задание 
 
Индивидуальное задание представляет собой сведения о метрологическом обеспечении по конкретному виду технологического процесса 
строительной индустрии и процесса контроля его качественного выполнения [7; 8; 26; 45; 51; 55].  
Необходимо проанализировать сведения о метрологическом обеспечении технологического процесса строительной индустрии и технологий контроля и измерений, реализуемых в нем, и их соответствии требованиям, представленным в методических указаниях по данной работе. 

На основе результатов анализа состояния технологии контроля и измерения на предприятии принимаются решения (рекомендации) о мерах по ее совершенствованию. Материалы анализа оформляются в виде 
табл. 1, в ст. 3 которой указываются установленные несоответствия 
идеальному варианту, а в ст. 4 — рекомендации по совершенствованию 
данного варианта.  
Таблица 1 

 
Результаты анализа технологии контроля и измерений 
 
№ 
п/п 
Требования 
Состояние* 
Рекомендации 

1 
2 
3 
4 

1 
 
 
 

2 
 
 
 

... 
 
 
 

15 
 
 
 

 
* В случае отсутствия сведений по рассматриваемому требованию в данной 
ячейке указываются необходимый нормативный документ или средства.  
 
Содержание отчета 
 
1. Наименование и цель работы. 
2. Описание процесса контроля и измерений по технологическому 
процессу, выданному в индивидуальном задании. 
3. Параметры идеального варианта метрологического обеспечения. 
4. Результаты анализа состояния измерений и контроля технологического процесса, выданного преподавателем в индивидуальном задании (табл. 1). 
5. Предложения по инновациям в процессы контроля и измерения 
характеристик технологического процесса. 
6. Выводы по практической работе. 
 
Контрольные вопросы 
 
1. Дайте определение понятию «технология контроля и измерения». 
2. Какие виды обеспечения содержат современные технологии контроля и измерения в строительстве? 
3. Каким требованиям должны соответствовать технологии контроля и измерения в строительстве? 
4. Что включает в себя каждый из видов обеспечений технологии 
контроля и измерения в строительстве? 
5. На что может быть направлено совершенствование технологии 
контроля и измерения? 

Практическая работа 2 
 
РАСПОЗНАВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ  
С ПРИМЕНЕНИЕМ ЛИНГВИСТИЧЕСКОГО ПОДХОДА 
 
Цель работы: изучить методы формирования признаков распознавания и моделирования образов с использованием лингвистического 
подхода. 
 
Программа работы 
 
1. Изучить общие положения распознавания образов с использованием лингвистического подхода. 
2. Выполнить согласно заданию описание объекта, используя специальную терминологию непроизводных элементов и отношений между 
ними. 
3. На основе грамматического разбора установить имя класса, к которому принадлежит исследуемый объект. 
4. По установленному описанию образа (описание объекта) выполнить моделирование образа, используя программную среду с наличием 
в ней непроизводных элементов. 
5. Проанализировать соответствие смоделированного образа исходному для исследования объекту. 
6. Оформить результаты работы. 
 
Основные сведения о распознавании образов  
с использованием лингвистического подхода  
 
Более сложные признаки образов, основанные на форме, текстуре 
исходных данных и т.п., можно рассматривать как непроизводные элементы и их отношения. Для описания и анализа образов можно использовать лингвистический подход [6; 17—19; 35; 43].  
При выборе непроизводных элементов из существующих в специальной литературе определений должны получаться такие непроизводные элементы и их комбинации, которые позволят строить простые 
описания анализируемых образов. 
При установлении класса исследуемого образа существует ряд методов принятия решений. Можно выделить 2 метода принятия решений: 
1) статистической теории решений; 
2) лингвистический.