Bachelor's Thesis

Uncertainty in Articulated Arm CMM Measurements and Its Sources

Final Thesis 1.61 MB

Author of thesis: Bc. Jiří Kalina

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Vendula Sámelová, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Róbert Jankových, CSc.

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on the analysis and evaluation of measurement uncertainties associated with articulated arm coordinate measuring machines (AACMM). The main sources of these uncertainties are critically evaluated and existing approaches to determining them are compared. The thesis presents a comprehensive classification of influencing factors, emphasizing differences from stationary machines, particularly the specifics of nonlinear kinematics and the often underestimated human factor. Furthermore, the limitations of the current normative framework (ČSN EN ISO 10360-12) are analyzed, and analytical, simulation and experimental evaluation methods are compared. The result is a comprehensive system analysis from which specific recommendations for technical practice and proposals for follow‑up research are derived. The main conclusion of the thesis is that, in order to reliably guarantee accuracy in industry, reliance solely on the declared value of the maximum permissible error (MPE) is insufficient and a transition to task‑specific uncertainty assessment is necessary.

Keywords:

Articulated arm coordinate measuring machine, AACMM, measurement uncertainty, task specific uncertainty, operator influence, industrial metrology

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Študent komisii prezentuje tému svojej práce, rozoberá jej ciele. Nadväzuje svojím riešením, prezentovaním výsledkov a vyvodením záverov. Následne sú prečítané posudky vedúceho práce a oponenta. Študent odpovedá na otázky oponenta. Prebieha diskusia a študent odpovedá na položené otázky: Má zmyslel robiť viac ako desať meraní, ak sa už nemení koeficient rozšírenia k? Zodpovedanie otázky: áno. Koľko by malo byť meraní, aby bolo meranie štatisticky relevantné? Zodpovedanie otázky: čiastočne. Aký je najväčší problém pri meraní s prenosnými dotykovými ramenami? Zodpovedanie otázky: čiastočne.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Production Machines, Systems and Robotics

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Quality, Reliability and Safety (KSB)

Composition of Committee

Ing. Aleš Polzer, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Róbert Jankových, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D., FEng. (místopředseda)
Ing. Tomáš Marek, Ph.D. (člen)
Ing. Vendula Sámelová, Ph.D. (člen)
Ing. Luboš Kotek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Vendula Sámelová, Ph.D.

Cíle práce, které byly formulovány v zadání BP, jsou splněny. Student zpracoval aktuální a odborně relevantní téma z oblasti průmyslové metrologie, konkrétně problematiku nejistoty při měření pomocí kloubových souřadnicových měřicích ramen. Práce má rešeršně-analytický charakter a její hlavní přínos spočívá v uceleném uspořádání a interpretaci poznatků z odborné literatury, norem a článků.

Na výsledné práci hodnotím pozitivně její nadrůměrný rozsah, logickou strukturu a odbornou návaznost kapitol. Studentovi se podařilo vhodně přetransformovat cíle zadání do struktury práce. Oceňuji zejména kapitoly věnované současnému stavu poznání, normativnímu rámci AACMM a zdrojům nejistot. Obecné metrologické pojmy nejsou uvedeny pouze formálně, ale jsou průběžně vztahovány přímo k problematice měřicích ramen.


Velmi dobře hodnotím systematické zpracování zdrojů nejistot. Student se věnuje kinematickým chybám, teplotním vlivům, mechanické poddajnosti, vlivu operátora, konfiguraci ramene, sondě i vlivům prostředí. Přínosné jsou také tabulky a schémata, která pomáhají jednotlivé vlivy utřídit. Práce tak může být využitelná také jako vhodný interní studijní materiál pro studenty seznamující se s měřením pomocí kloubových měřicích ramen.

Kapitoly Zhodnocení a diskuse a Doporučení pro praxi vhodně uzavírají rešeršní část. Student zde formuluje hlavní poznatky, rozlišuje význam jednotlivých zdrojů nejistoty podle typu měřicí úlohy a správně upozorňuje na rozdíl mezi normovým ověřením přesnosti měřicího systému a úlohově specifickým hodnocením nejistoty.

S ohledem na rešeršní charakter práce a úroveň bakalářského studia považuji rozsah vlastní syntézy za přiměřený. Hlubší kritické porovnání jednotlivých přístupů by bylo možné dále rozpracovat, nicméně nelze očekávat vlastní vědeckou syntézu na úrovni výzkumné práce. Drobné rezervy lze najít v práci s citacemi, kde jsou některá tvrzení podložena spíše blokově. Systémový rozbor je zpracován spíše jako strukturální uchopení problematiky než jako plně formalizovaný systémový model.

Student během zpracování práce aktivně komunikoval a na připomínky reagoval. Zejména v analytické části potřeboval konkrétnější vedení, na základě kterého však dokázal práci výrazně posunout. Výsledná práce mě svým rozsahem, odborným zaměřením a propojením obecné metrologie s konkrétní problematikou AACMM příjemně překvapila. Po obsahové i formální stránce ji považuji za zdařilou rešeršně-analytickou bakalářskou práci. BP doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Student's independence when working on the topic B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Róbert Jankových, CSc.

Bakalářská práce Jiřího Kaliny odpovídá zadání. Práci považuji za původní, pro praxi přínosnou a v několika směrech originální. Metodika splnění cílů práce je správná a je naznačena v úvodu a objasněna v systémovém rozboru.

Student prokázal technické nadání při analýze dostupných zdrojů řešících problematiku nejistot kloubových souřadnicových měřicích ramen (dále jen AACMM). Rovněž prokázal schopnost interpretovat dosažené výsledky rešerše a vyvozovat z nich správné závěry.

Hlavním přínosem práce je poskytnutí komplexního a systematického rámce pro analýzu nejistot měření u AACMM. Hodnocená práce dokládá schopnost studenta samostatně pracovat a řešit praktické problémy v oblasti analýzy zdrojů nejistot AACMM.

Práce je logicky rozdělena na úvod, 4 hlavní kapitoly, „Doporučení pro praxi“ a „Závěr“. Všechny kapitoly jsou úplné a přehledné. Jednotlivé části práce na sebe přirozeně navazují a dokumentují postup řešení i úroveň splnění jednotlivých cílů práce.

Po formální stránce je hodnocená práce zpracována na požadované úrovni s minimálním počtem věcných, gramatických nebo formulačních nedostatků. Za zbytečnou chybu je možné označit především nevhodný začátek první věty po vztazích (str. 20, 21, 22 atd).

Student při zpracování práce vychází z doporučené literatury, kterou iniciativně doplnil o další vhodné zahraniční publikace. Vlastní text je tvůrčím způsobem doplněn o řadu nových myšlenek a jako celek logicky propojen. Citace jsou správně formálně uvedeny a přehledně rozlišují převzatý a původní text.

Výsledek práce prokázal, že autor má potřebné zkušenosti s prací s technickou literaturou v oblasti řešené problematiky. Práce jako celek představuje hodnotnou publikaci, která může být využita v praxi i ve výuce na FSI.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Navrhněte vhodný experiment pro prokázání Vaši závěrů.
  2. Objasněte možný přístup pro hodnocení nejistoty typu A pro méně než 10 měření.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová