三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范介紹（課堂PPT）

1、1坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范介紹 國(guó)內(nèi)外有關(guān)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的校準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范JJF 10642000介紹 各類校準(zhǔn)方法的比較2國(guó)內(nèi)外坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范一、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范一、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范VDI/VDE2617 德國(guó)工程師協(xié)會(huì)關(guān)于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度特性及其檢驗(yàn)CMMA-1989 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)生產(chǎn)商協(xié)會(huì)關(guān)于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的檢驗(yàn)規(guī)范BSI BS 6808 英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)研究院關(guān)于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)性能檢驗(yàn)的方法JIS B 7440-1987 日本“三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度實(shí)驗(yàn)方法”B89.1.12M-1985 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究院發(fā)布的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)性能評(píng)定的推薦 標(biāo)準(zhǔn)ISO10360-2：1994 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的“坐標(biāo)測(cè)

2、量機(jī)性能評(píng)定”JJG799-92 中華人民共和國(guó)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢定規(guī)程（試行）GB/T16857.2-1997 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的性能評(píng)定”JJF1064-2000 中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范“坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn) 規(guī)范”3二、六項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)二、六項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/TR 103601：1994 坐標(biāo)計(jì)量學(xué)第1部分：定義，基本幾何原則的應(yīng)用ISO/103602：1994 坐標(biāo)計(jì)量學(xué)第2部分：坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）的性能評(píng)定ISO/DIS 103603：1994 坐標(biāo)計(jì)量學(xué)第3部分：回轉(zhuǎn)軸為第四坐標(biāo)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的性能評(píng)定ISO/CD 103604：1995 坐標(biāo)計(jì)量學(xué)第4部分：掃描型坐標(biāo)

3、測(cè)量機(jī)的性能評(píng)定ISO/CD 103605：1995 坐標(biāo)計(jì)量學(xué)第5部分：具有復(fù)合多測(cè)頭探測(cè)系統(tǒng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的性能評(píng)定ISO/CD 103606：1995 坐標(biāo)計(jì)量學(xué)第6部分：坐標(biāo)測(cè)量幾何要素評(píng)定軟件的檢驗(yàn)一致性4 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范經(jīng)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2000年03月07日批準(zhǔn)并自2000年07月01日起執(zhí)行歸 口 單 位：全國(guó)幾何量長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)委員會(huì)主要起草單位：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院參加起草單位：青島前哨朗普測(cè)量技術(shù)有限公司中國(guó)航空機(jī)密機(jī)械研究所機(jī)械科學(xué)研究院本規(guī)范委托全國(guó)幾何量長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋JJF1064-2000代替JJG799-19925坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范目錄范圍引用

4、文獻(xiàn)術(shù)語(yǔ)和定義概述計(jì)量性能要求校準(zhǔn)條件校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法復(fù)校時(shí)間間隔附錄F 中間檢查6坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范介紹1、范圍、范圍 本規(guī)范適用于使用接觸式測(cè)頭的正交坐標(biāo)系坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的校準(zhǔn)。不包括對(duì)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的校準(zhǔn)。2、引用文獻(xiàn)、引用文獻(xiàn)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 16857.21997 eqv ISO 103622 :1994 坐標(biāo)計(jì)量學(xué)第二部分：坐標(biāo)測(cè)量 機(jī)的性能評(píng)定中華人民共和國(guó)計(jì)量檢定規(guī)程 JJG 146 1994 量塊中華人民共和國(guó)計(jì)量技術(shù)規(guī)范 JJF 1001 1998 通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義中華人民共和國(guó)計(jì)量技術(shù)規(guī)范 JJF 1059 1999 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示中華人

5、民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 154811995 校準(zhǔn)和檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求3、術(shù)語(yǔ)和定義、術(shù)語(yǔ)和定義3.1坐標(biāo)測(cè)量機(jī)3.2坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的校準(zhǔn)3.3坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的示值誤差3.4坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量方案3.5坐標(biāo)測(cè)量機(jī)面向任務(wù)的校準(zhǔn)3.6長(zhǎng)度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器3.7坐標(biāo)測(cè)量機(jī)長(zhǎng)度測(cè)量的示值誤差3.8坐標(biāo)測(cè)量機(jī)軸向長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差3.9探測(cè)誤差74、概述、概述5、計(jì)量性能要求、計(jì)量性能要求5.1 長(zhǎng)度測(cè)量最大允許示值誤差（MPEE）：以下列三個(gè)表達(dá)式的任一式表達(dá)：MPEE = (A+L/K) B ( 見圖1 )(1) MPEE = (A+L/K) ( 見圖2 )(2) MPEE = B ( 見圖3 )(3)式中

6、：A 常數(shù)項(xiàng)，m，由坐標(biāo)測(cè)量機(jī)制造商提供或由用戶根據(jù)需要確定； L被測(cè)長(zhǎng)度，mm; K無(wú)量綱常數(shù)，由坐標(biāo)測(cè)量機(jī)制造商提供或由用戶根據(jù)需要確定； BMPEE 的最大值，m，由坐標(biāo)測(cè)量機(jī)制造商提供或由用戶根據(jù)需要確定。5.2 軸向長(zhǎng)度測(cè)量最大允許示值誤差（MPEE1）：以下列三個(gè)表達(dá)式的任一式表達(dá)：MPEE 1= (A1+L/K1) B1 ( 見圖1 )(4) MPEE1 = (A1+L/K1) ( 見圖2 )(5) MPEE1 = B1 ( 見圖3 )(6)5.3 最大允許探測(cè)誤差（MPEP）：MPEP，以m為單位 ，是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)探測(cè)誤差允許的最大值，由坐標(biāo)測(cè)量機(jī)制造商提供或由用戶根據(jù)需要確定。

7、 87、校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)條件7.1 標(biāo)準(zhǔn)器7.1 .1長(zhǎng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器經(jīng)校準(zhǔn)的量塊、步距規(guī)或球（孔）板等。7.1 .2探測(cè)誤差測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器經(jīng)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)球。直徑在 10mm 至 50mm ，其形狀誤差應(yīng)優(yōu)于被測(cè)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)最大允許探測(cè)誤差的1/5。本項(xiàng)校準(zhǔn)不應(yīng)使用隨機(jī)配備的、用于測(cè)頭標(biāo)定的球。7.2 激光干涉儀位置測(cè)量系統(tǒng)的不確定度應(yīng)小于最大允許位置示值誤差的1/5。7.3 環(huán)境條件7.3 .1環(huán)境條件要求環(huán)境溫度20C。環(huán)境溫度的偏差，變化的時(shí)間梯度和空間梯度應(yīng)在生產(chǎn)商規(guī)定的允許范圍內(nèi)。環(huán)境振動(dòng)應(yīng)在生產(chǎn)商規(guī)定的允許范圍內(nèi)。7.3 .2環(huán)境條件的測(cè)量實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度應(yīng)有記錄。校準(zhǔn)時(shí)需檢查至當(dāng)日的一周溫度記

8、錄。測(cè)量過(guò)程中應(yīng)測(cè)量和記錄坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的溫度變化和溫度梯度的情況。測(cè)量點(diǎn)應(yīng)不少于4點(diǎn)，分布在不同方向和不同高度。98、校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法8.1 .2 使用量塊進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差校準(zhǔn)（如下圖所示）ZYX1011A. 探針在制造商規(guī)定范圍內(nèi)任意配置B. 標(biāo)準(zhǔn)器的方位7個(gè)不同方位，至少包含四個(gè)空間對(duì)角線方向。C. 量塊數(shù)及長(zhǎng)度的選擇每個(gè)方位用五塊量塊，最大長(zhǎng)度不小于測(cè)量空間對(duì)角線長(zhǎng)度的66%；最小長(zhǎng)度不超過(guò)30mm; 其他量塊長(zhǎng)度間隔基本均勻。例：ZC8645對(duì)角線長(zhǎng)=110066%726 選 800 mm*應(yīng)理解為：不小于被測(cè)方位最大長(zhǎng)度的66%D. 標(biāo)準(zhǔn)器長(zhǎng)度方向的確定： 常

9、數(shù)A較小的：用工作面確定長(zhǎng)度方向。 常數(shù)A較大的：用標(biāo)準(zhǔn)器的側(cè)面確定長(zhǎng)度方向。12E. 長(zhǎng)度測(cè)量值量塊兩個(gè)工作面上兩點(diǎn)間沿標(biāo)準(zhǔn)器長(zhǎng)度方向的距離。F . 測(cè)量次數(shù)每方位五量塊，每一量塊測(cè)3次（組），共得35組105個(gè)長(zhǎng)度測(cè)量值。G . 校準(zhǔn)結(jié)果的處理對(duì)所有105個(gè)長(zhǎng)度測(cè)量值計(jì)算其E和E1a.標(biāo)準(zhǔn)器的校準(zhǔn)值（帶修正量的值）作為約定的真值。b. 坐標(biāo)機(jī)有修正系統(tǒng)誤差的軟件，可以對(duì)示值進(jìn)行系統(tǒng)誤差修正；當(dāng)用戶具備了規(guī)定的環(huán)境條件時(shí)， 除測(cè)量機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)原有誤差自動(dòng)修正外，不允許對(duì)計(jì)算機(jī)輸出結(jié)果進(jìn)行溫度或其他因素的人工 修正；當(dāng)被測(cè)測(cè)量機(jī)軟件帶有溫度修正功能時(shí)，可以進(jìn)行修正，如需人工輸入溫度值，只能在

10、測(cè)量前輸入。H. 綜合性的評(píng)定 長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差 E 不大于最大允許示值誤差MPEE 軸向長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差E1不大于軸向長(zhǎng)度最大允許示值誤差MPEE1 35組長(zhǎng)度測(cè)量值，允許最多有5組，其中三次重復(fù)測(cè)量中有一次超出制造商規(guī)定的E值。對(duì)超差的測(cè)量長(zhǎng)度，在相應(yīng)的方位重復(fù)測(cè)10次。*標(biāo)準(zhǔn)器的最大長(zhǎng)度超過(guò)1000mm 時(shí)，如何處理。 a. 所需標(biāo)準(zhǔn)器大于1m，但大于最長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)軸長(zhǎng)度的1/2。即最長(zhǎng)軸小于2 m，測(cè)12個(gè)方位，對(duì)角線至少6個(gè)方位。 b. 最長(zhǎng)軸大于2m的測(cè)量機(jī)，除測(cè)12個(gè)方位外，同時(shí)要用激光干涉儀補(bǔ)充進(jìn)行三個(gè)軸向位置示值誤差的測(cè)量。13測(cè)量方位如圖4a.三個(gè)軸向，測(cè)六個(gè)位置 X3，Y2，Z

11、1。 b. 每條線在全長(zhǎng)上均勻測(cè)10個(gè)間隔。 c. 往返測(cè)三次 。 d. 可以進(jìn)行誤差修正。 e. 修正后的任何一點(diǎn)應(yīng)在制造商規(guī)定的最大允許位置示值誤差范圍內(nèi)。8.1 .3 通過(guò)球（孔）板進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差校準(zhǔn)注：交付驗(yàn)收時(shí)，不用此法，避免與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生矛盾。148.2 探測(cè)誤差的校準(zhǔn)探針位置按制造商限定范圍任意配置，一般用20mm的測(cè)桿。校準(zhǔn)過(guò)程在標(biāo)準(zhǔn)球上選取25個(gè)探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)點(diǎn)須均布。探測(cè)點(diǎn)建議：極點(diǎn)上一點(diǎn)；極點(diǎn)下30 4點(diǎn)均布；極點(diǎn)下60 8點(diǎn)均布，相對(duì)上組旋轉(zhuǎn)22.5 ；極點(diǎn)下90 12點(diǎn)均布，相對(duì)前一組旋轉(zhuǎn)20 。 結(jié)果處理：用25個(gè)測(cè)量值計(jì)算出最小二乘球中心，求出25個(gè)測(cè)

12、點(diǎn)到球心的距離R，P=RMAX-RMIN綜合性評(píng)定：探測(cè)誤差P不大于最大允許探測(cè)誤差MPEP，允許重復(fù)再測(cè)一次。15檢測(cè)量塊量塊實(shí)測(cè)誤差實(shí)測(cè)誤差實(shí)測(cè)誤差最大允許位置名義值修正值112233誤差誤差mmmmmmmmmmmmmm7001.1699.9993-1.8699.9992-1.9699.9992-1.91.94.3500-1.0499.99900.0499.99910.1499.99900.00.13.714001.1400.0004-0.7400.0005-0.6400.0007-0.40.73.32000.1199.9999-0.2200.0000-0.1200.00030.20.22

13、.7300.130.00050.430.00070.630.00080.70.72.1500-1.0499.99940.4499.99940.4499.99940.40.43.74001.1400.00241.3400.00251.4400.00261.51.53.32300-0.6300.00081.4300.00101.6300.00111.71.73.02000.1200.00141.3200.00161.5200.00161.51.52.7300.130.00030.230.00030.230.00020.10.22.1500-1.0499.9981-0.9499.9982-0.849

14、9.9981-0.90.93.74001.1399.9993-1.8399.9994-1.7399.9995-1.61.83.33300-0.6299.9978-1.6299.9980-1.4299.9977-1.71.73.02000.1199.9991-1.0199.9993-0.8199.9994-0.71.02.7300.130.00070.630.00080.730.00090.80.82.17001.1700.0007-0.4700.0008-0.3700.0005-0.60.64.3500-1.0499.9986-0.4499.9986-0.4499.9982-0.80.83.7

15、4 44001.1400.0002-0.9400.0005-0.6400.0005-0.60.93.32000.1200.00030.2200.00030.2200.00050.40.42.7300.130.00090.830.00111.030.00100.91.02.17001.1699.9999-1.2700.0000-1.1699.9997-1.41.44.3500-1.0499.9976-1.4499.9979-1.1499.9979-1.11.43.75 54001.1400.0002-0.9400.0005-0.6400.0007-0.40.93.32000.1199.9998-

16、0.3199.9999-0.2200.00040.30.32.7300.130.00100.930.00141.330.00151.41.42.17001.1700.00261.5700.00261.5700.00261.51.54.3500-1.0499.9987-0.3499.99930.3499.99930.30.33.76 64001.1400.0003-0.8400.0006-0.5400.0010-0.10.83.32000.1200.00010.0200.00040.3200.00100.90.92.7300.129.9993-0.829.9997-0.429.9996-0.50

17、.82.17001.1700.00120.1700.00150.4700.00140.30.44.3500-1.0499.99900.0499.99910.1499.99910.10.13.77 74001.1400.00221.1400.00251.4400.00221.11.43.32000.1200.00151.4200.00161.5200.00151.41.52.7300.130.00121.130.00141.330.00151.41.42.1探 測(cè) 誤 差 ：1.2 m 。檢檢 測(cè)測(cè) 結(jié) 結(jié) 果果檢測(cè)報(bào)告實(shí)例：169、復(fù)校時(shí)間間隔、復(fù)校時(shí)間間隔復(fù)校（檢定）周期：建議為1年當(dāng)中間檢

18、查發(fā)生突變時(shí)，應(yīng)及時(shí)查明原因，排除故障重新校準(zhǔn)。 附錄附錄F中 間 檢 查在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)復(fù)校間隔內(nèi)進(jìn)行定期中間檢查是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)用戶的責(zé)任。其作用是確認(rèn)校準(zhǔn)的有效性。中間檢查是使用簡(jiǎn)單工具了解坐標(biāo)測(cè)量機(jī)性能的變化。長(zhǎng)度測(cè)量誤差和探測(cè)誤差可以作為中間檢查的指標(biāo)。長(zhǎng)度測(cè)量誤差的中間檢查可以使用各種明確定義了特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)器。標(biāo)準(zhǔn)器的特征參數(shù)必須穩(wěn)定，機(jī)械結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，表面粗糙度不應(yīng)顯著影響測(cè)量不確定度。根據(jù)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量任務(wù)，建議選擇下列標(biāo)準(zhǔn)器：量塊球立方體17球板或孔板；球棒能夠體現(xiàn)典型幾何特征參數(shù)的特制標(biāo)準(zhǔn)器。 探測(cè)系統(tǒng)的中間檢查與校準(zhǔn)過(guò)程相同，見本規(guī)范的相應(yīng)部分。 為了估計(jì)長(zhǎng)度測(cè)量誤差的校準(zhǔn)狀態(tài)，

19、至少測(cè)量校準(zhǔn)中的4個(gè)位置（每次至少1個(gè)位置）。這些位置是可能產(chǎn)生較大長(zhǎng)度測(cè)量誤差的位置。探針長(zhǎng)度與校準(zhǔn)過(guò)程中的一樣。 在校準(zhǔn)結(jié)束后，應(yīng)該立即由坐標(biāo)測(cè)量機(jī)用戶在校準(zhǔn)條件下進(jìn)行一次中間檢查。以后的測(cè)量誤差可以與這個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)條件下”的結(jié)果進(jìn)行比較，長(zhǎng)度測(cè)量誤差的變化反映了坐標(biāo)測(cè)量機(jī)狀態(tài)的變化。 中間檢查測(cè)量的間隔應(yīng)該不超過(guò)1個(gè)月，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)球測(cè)量決定探測(cè)誤差的檢驗(yàn)應(yīng)該每天或每周進(jìn)行。在懷疑碰撞、環(huán)境溫度發(fā)生突然的或劇烈的變化，以及對(duì)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)準(zhǔn)確度狀態(tài)有懷疑時(shí)，應(yīng)該立即進(jìn)行中間檢查測(cè)量。18坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的差異坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的差異GB/T16857.21997JJF1064200

20、0時(shí)間1997.62000.3適用范圍明確規(guī)定性能評(píng)定的三種檢測(cè)方法：驗(yàn)收檢測(cè)；周期復(fù)檢；中間檢測(cè)適用于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的校準(zhǔn)性能表示a. 長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差（E）三個(gè)表達(dá)式：E=A+L/KB； E=A+L/K； 無(wú)圖示 E=Bb. 探測(cè)誤差（R）a. 長(zhǎng) 度 測(cè) 量 最 大 允 許 示 值 誤 差 （ MPEE） 三 個(gè) 表 達(dá) 式 ：MPEE = (A+L/K) B ； MPEE = (A+L/K) ； 有圖示 MPEE = Bb. 軸向長(zhǎng)度測(cè)量最大允許示值誤差（MPEE1）三個(gè)表達(dá)式：MPEE 1= (A1+L/K1) B1； MPEE1 = (A1+L/K1) 有圖示 MPEE1 = B1c.

21、 最大允許探測(cè)誤差（MPEP）量塊的方位由用戶任意選定 7 個(gè)方位a. 7 個(gè)方位至少應(yīng)包含四個(gè)空間對(duì)角線方位。b. 最長(zhǎng)量塊超過(guò) 1m，最長(zhǎng)軸小于 2m 的測(cè)量機(jī)增加測(cè)量方位 12個(gè)，其中至少有 6 個(gè)空間方位。c. 2m 以上測(cè)量機(jī)測(cè) 12 個(gè)方位同時(shí)用激光測(cè) 6 個(gè)位置示值誤差。實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器量塊或步距規(guī)量塊、步距規(guī)、球板、孔板實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器的精度要求a. 標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度小于 E 值的 20%b. 標(biāo)準(zhǔn)球直徑 10-50mm，通常采用直徑不超過(guò) 30mm 的球。a. 沒(méi)有明確要求。b. 標(biāo)準(zhǔn)球直徑 10-50mm.標(biāo)準(zhǔn)球的方位及觸測(cè)位置隨機(jī)取 25 個(gè)典型點(diǎn)，點(diǎn)在半球上盡量均勻。半球的方位由用戶選定。半球方位由用戶選定，建議 25 點(diǎn)分四層均布。環(huán)境條件以附錄表格形式提出對(duì)環(huán)境溫度特別重視，一周溫度記錄空間測(cè)溫不少于四點(diǎn)19幾類校準(zhǔn)方法的比較GB/T16857.2ISO10360-2CMMAVDI/VDE261753566%3/41m4L/530mm1/3L/101/2L/5 2L/5 3L/5E 20%7U1U2U3131013x5x106504311320B89簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)介：三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：1、重復(fù)性：把標(biāo)準(zhǔn)球放置在工作區(qū)中心，然后四點(diǎn)測(cè)球，求中心坐標(biāo)，算