JJG（軍工）177-2019標(biāo)準(zhǔn)球桿檢定規(guī)程

JJG(軍工)177—2019標(biāo)準(zhǔn)球桿 12術(shù)語和定義 1 14計量性能要求 34.1編碼標(biāo)志中心點圓度 34.2十字靶標(biāo)交點與同心圓環(huán)圓心重合性 34.3球截面圓度 34.4球桿長度 34.5球桿長度穩(wěn)定度 34.6線膨脹系數(shù) 45通用技術(shù)要求 45.1外觀和附件 45.2工作正常性 46計量器具控制 46.1檢定條件 46.2檢定項日 56.3檢定方法 56.4檢定結(jié)果的處理 6.5檢定周期 附錄A檢定證書和檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式 附錄B球桿長度測量不確定度評定示例 IJJG(軍工)177—2019標(biāo)準(zhǔn)球桿檢定規(guī)程1范圍本規(guī)程適用于長度不大于2000mm的標(biāo)準(zhǔn)球桿的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。適用于編碼標(biāo)準(zhǔn)桿、十字靶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)桿、角錐棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿及球形標(biāo)準(zhǔn)桿四種類型。2術(shù)語和定義2.1編碼標(biāo)準(zhǔn)桿Codingscalebar由基體端部固定兩個編碼標(biāo)志塊構(gòu)成的桿狀標(biāo)準(zhǔn)器，其長度定義為兩編碼標(biāo)志塊編碼中心點之間的距離。2.2十字靶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)桿Crossengravingscalebar由基體端部固定兩個十字靶標(biāo)構(gòu)成的桿狀標(biāo)準(zhǔn)器，其長度定義為兩十字刻線中心或同心圓環(huán)圓心之間的距離。2.3角錐棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿Cornercubescalebar由基體端部固定兩個角錐棱鏡構(gòu)成的桿狀標(biāo)準(zhǔn)器，其長度定義為兩角錐棱鏡光學(xué)中心之間的距離。校準(zhǔn)棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿可以是一體式結(jié)構(gòu)，也可以是角錐棱鏡與基體分離結(jié)構(gòu)。2.4球形標(biāo)準(zhǔn)桿Ballscalebar由基體端部固定兩個球構(gòu)成的桿狀標(biāo)準(zhǔn)器，其長度定義為兩球心之間的距離。3概述標(biāo)準(zhǔn)球桿是一種長度實物標(biāo)準(zhǔn)器，可用于激光跟蹤儀及其組合測量系統(tǒng)、經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)、攝影測量系統(tǒng)等大尺寸測量系統(tǒng)的標(biāo)定、校準(zhǔn)及現(xiàn)場核查。標(biāo)準(zhǔn)球桿外形圖如圖1~圖4所示。圖1為編碼標(biāo)準(zhǔn)桿結(jié)構(gòu)示意圖。球桿基體兩端各固定一個編碼標(biāo)志塊，兩編碼標(biāo)志塊的編碼中心點之間距離即為標(biāo)準(zhǔn)桿的標(biāo)準(zhǔn)長度。編碼標(biāo)志塊一般為對比度明顯的黑白圖案或為具有定向反射特性的涂層圖案，典型圖案樣式如圖1(a)和圖1(b)所示。]JJG(軍工)177—20192圖2為十字靶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)桿結(jié)構(gòu)示意圖。球桿基體兩端各固定一個十字靶標(biāo)版，兩十字靶標(biāo)板的十字刻線中心點之間距離即為標(biāo)準(zhǔn)桿的標(biāo)準(zhǔn)長度。圖3為角錐棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿結(jié)構(gòu)示意圖。球桿基體兩端各固定一個角錐棱鏡，兩角錐棱鏡的光學(xué)中心之間距離即為標(biāo)準(zhǔn)桿的標(biāo)準(zhǔn)長度。錐形球窩JJG(軍工)177—20193圖4為球形標(biāo)準(zhǔn)桿結(jié)構(gòu)示意圖。球桿基體兩端各固定一個球，兩球的球心之間距離即為球桿的標(biāo)準(zhǔn)長度。球桿兩端的球可以是鋼制或陶瓷材料構(gòu)成，也可以是由定向反射涂層圖4球形標(biāo)準(zhǔn)桿結(jié)構(gòu)示意圖4計量性能要求4.1編碼標(biāo)志中心點圓度編碼標(biāo)志中心點圓度應(yīng)不超過表1規(guī)定。表1編碼標(biāo)志中心點圓度標(biāo)稱直徑d?/mm圓度一等二等三等四等4.2十字靶標(biāo)交點與同心圓環(huán)圓心重合性十字靶標(biāo)交點與同心圓環(huán)圓心重合性應(yīng)不超過表2規(guī)定。表2十字靶標(biāo)交點與同心圓環(huán)圓心重合性十字靶標(biāo)重合性一等二等三等四等球截面圓度應(yīng)不超過表3規(guī)定。標(biāo)稱直徑d/mm圓度一等二等三等四等球桿長度測量不確定度應(yīng)不超過表4的規(guī)定。球桿在不受異常溫度、振動、沖擊、磁場或機械力影響的環(huán)境下，球桿長度的最大允許年變化量應(yīng)不超過表4的規(guī)定。JJG(軍工)177—20194表4標(biāo)準(zhǔn)球桿等級表等級一等二等三等四等長度測量不確定度3.0μm45.0μm長度穩(wěn)定度注：表內(nèi)測量不確定度包含因子：k=2。在溫度為10℃~30℃范圍內(nèi)，線膨脹系數(shù)應(yīng)與制造商提供數(shù)據(jù)一致。通常碳纖維基體球桿線膨脹系數(shù)為3×10-7℃-1,銦鋼基體材料球桿線膨脹系數(shù)為：1.5×106℃-1。5通用技術(shù)要求5.1外觀和附件a)標(biāo)準(zhǔn)球桿應(yīng)標(biāo)明永久性的、字跡清晰的、代表其長度的數(shù)字，及其唯一性編號，也b)標(biāo)準(zhǔn)球桿端部應(yīng)有保護套，以保護端部特征的完好性；c)成套球桿的盒上，應(yīng)標(biāo)明產(chǎn)品名稱、制造廠廠名或注冊商標(biāo)；d)球桿外觀完好，無影響工作特性的損傷。5.2工作正常性球桿兩端標(biāo)志特征完好，無影響正常工作的劃傷、破損。被檢球桿機械連接應(yīng)穩(wěn)固可靠，無影響計量特性的松動。6計量器具控制6.1檢定條件6.1.1檢定用設(shè)備檢定用設(shè)備應(yīng)經(jīng)過計量技術(shù)機構(gòu)檢定合格，并在有效期內(nèi)。檢定用設(shè)備及技術(shù)指標(biāo)見表5主要檢定設(shè)備及技術(shù)指標(biāo)序號主要檢定設(shè)備技術(shù)要求1球桿長度檢定裝置U=0.2μm+0.2×10?L(k=2),測量范圍：2000mm2坐標(biāo)測量機3影像測量儀MPE:±(0.6μm+5.0×10?L),測量范圍：(204萬能工具顯微鏡MPE:±(1μm+1.0×10?L),測量范圍：(100×205溫度計注：L為長度，單位：m.6.1.2環(huán)境條件a)環(huán)境溫度：20℃±1℃;檢定過程中，溫度變化應(yīng)小于0.5℃/h;b)相對濕度：30%～70%;JJG(軍工)177—20195c)無影響檢定結(jié)果的振動、氣流、光照等；d)被檢標(biāo)準(zhǔn)球桿按廠家規(guī)定的等溫時間與檢定裝置等溫。6.2檢定項目標(biāo)準(zhǔn)球桿的檢定項目見表6。表6檢定項目及主要檢定設(shè)備序號檢定項目首次檢定后續(xù)檢定使用中檢查1外觀+++2工作正常性+++3編碼標(biāo)志點中心圓度+一一4十字靶標(biāo)交點與同心圓環(huán)圓心重合性+一一5球截面圓度+一一6球桿長度++一7球桿長度穩(wěn)定度一++8線膨脹系數(shù)+一一注：凡需檢定的項目用“+”表示，不需檢定的項目用“-”表示。6.3檢定方法6.3.1外觀和附件目視檢查，其結(jié)果應(yīng)符合5.1的規(guī)定。6.3.2工作正常性目視檢查、手動試驗，其結(jié)果應(yīng)符合5.2的規(guī)定。6.3.3編碼標(biāo)志中心點圓度6.3.3.1采用球桿長度檢定裝置檢定1-標(biāo)準(zhǔn)球桿；2-瞄準(zhǔn)裝置；3-立柱；4-導(dǎo)軌基座；5-激光干涉測長裝置；6-激光反射鏡；7-Z方向調(diào)整機構(gòu)：8-滑臺；9-氣足；10-X方向調(diào)整機構(gòu)；11-絲杠螺母；12-絲杠；13-聯(lián)軸器；14-電機固定座；15-Y向運動電機。圖5球桿檢定裝置結(jié)構(gòu)示意圖球桿檢定裝置中瞄準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖6(a)～圖6(c)所示。6JJG(軍工)177—2019(a)十字靶標(biāo)(編碼)板中心瞄準(zhǔn)結(jié)構(gòu)示意圖圖6瞄準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖7a)將被檢編碼標(biāo)準(zhǔn)桿置于球桿長度檢定裝置V型支架上b)移動工作臺使球桿一端被檢編碼標(biāo)志點對準(zhǔn)圖6(a)所示瞄準(zhǔn)裝置；c)調(diào)整x方向及z方向調(diào)整機構(gòu)，使被檢編碼標(biāo)志點平面垂直測量光軸；d)拍攝圖像并進行圖像處理，計算得到編碼標(biāo)志中心點圓度Eei:e)移動滑臺使編碼標(biāo)準(zhǔn)桿另一端特征對準(zhǔn)瞄準(zhǔn)裝置，同樣方法檢定另一端編碼標(biāo)準(zhǔn)中心點圓度Ee?。6.3.3.2采用影像測量儀檢定a)被檢球桿固定在影像測量儀工作臺上；b)調(diào)整工作臺位置，使被檢球桿一端特征位于影像測量儀視場中央；c)調(diào)整球桿姿態(tài)，使編碼標(biāo)志點平面垂直測量光軸；d)拍攝圖像并進行圖像處理，計算得到編碼標(biāo)志中心點圓度Eei;e)調(diào)整球桿位置使另一端特征對準(zhǔn)測量光軸，同樣方法檢定另一端編碼標(biāo)準(zhǔn)中心點圓f)取兩編碼中心點圓度誤差最大者作為編碼標(biāo)志中心點圓度。其結(jié)果應(yīng)符合表1規(guī)定。6.3.3.3編碼標(biāo)志中心點圓度也可采用滿足不確定要求的萬能工具顯微鏡進行檢定。6.3.4十字靶標(biāo)交點與同心圓環(huán)圓心重合性6.3.4.1采用球桿長度檢定裝置檢定a)將被檢十字靶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)桿置于球桿長度檢定裝置V型支架上；b)移動工作臺使球桿一端十字靶標(biāo)對準(zhǔn)圖6(a)所示瞄準(zhǔn)裝置；c)調(diào)整x方向及z方向調(diào)整機構(gòu)，使被檢十字靶標(biāo)板平面垂直測量光軸；d)拍攝圖像并進行圖像處理，分別計算十字交點坐標(biāo)(xul,yul)和圓心坐標(biāo)(xi,yuz),則兩特征重合性En由公式(1)求得。E?=√(xa-x?)2+(ya-ya)Er——十字靶標(biāo)重合性；e)移動滑臺使十字靶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)桿另一端特征對準(zhǔn)瞄準(zhǔn)裝置，同樣方法檢定另一端特征的重合性Er2。6.3.4.2采用影像測量儀檢定JJG(軍工)177—20198d)拍攝圖像并進行圖像處理，分別計算十字交點坐標(biāo)(xnl,yui)和圓心坐標(biāo)(x?2,yi?),則兩特征重合性En由公式(1)求得。a)將被檢球形標(biāo)準(zhǔn)桿置于球桿長度檢定裝置V型支架上；b)移動工作臺使球桿一端被檢球?qū)?zhǔn)圖6(c)所示瞄準(zhǔn)裝置，瞄準(zhǔn)裝置工作在水平c)調(diào)整x方向及z方向調(diào)整機構(gòu)，使被檢球最大直徑邊緣像清晰成像；d)拍攝圖像并進行圖像處理，計算得到第一截面圓度EsI;e)旋轉(zhuǎn)球桿，以30°間隔，重復(fù)步驟c)、d),獲得Es?…Es?2;E?=max(Esi 式中：溫后，利用坐標(biāo)測量機分別對球桿兩端球進行測量，每個球測量點數(shù)應(yīng)不少于25個，且符合表3規(guī)定。截面圓度也可采用滿足不確定度要求的影像測量儀或萬能工具顯微鏡進行檢定前，檢定裝置開機預(yù)熱。被檢球桿固定在檢定裝置上，球桿支撐點位置位于貝塞爾支點即兩支點距離各自端面0.2203L處。球桿與檢定裝置進行充分等溫。6.3.6.1編碼標(biāo)準(zhǔn)桿長度JJG(軍工)177—20199編碼標(biāo)準(zhǔn)桿長度的檢定，采用圖6(a)所示瞄準(zhǔn)裝置進行瞄準(zhǔn)。a)將被檢編碼標(biāo)準(zhǔn)桿按貝塞爾支點位置固定在球桿長度檢定裝置V型支架上；b)z方向調(diào)整：千分表有效接觸編碼標(biāo)準(zhǔn)桿一端編碼中心點并記錄千分表讀數(shù)，移動滑臺，使被檢編碼標(biāo)準(zhǔn)桿另一端編碼中心點與千分表接觸，并讀取千分表讀數(shù)。往返移動滑臺并調(diào)整z方向調(diào)整機構(gòu)，使千分表在兩端讀數(shù)差值不超過0.02mm;c)x方向調(diào)整：移動滑臺使被檢球桿一端編碼點中心對準(zhǔn)測量相機視場中央，記錄相機x方向讀數(shù)，移動滑臺使被檢球桿另一端編碼點中心位于測量相機視場中央，記錄x方向讀數(shù)，往返移動滑臺并調(diào)整x方向調(diào)整機構(gòu)，測量相機在球桿特征兩端x方向讀數(shù)差值d)移動滑臺使球桿一端編碼點中心與測量相機像面中心重合，讀取激光干涉儀讀數(shù)Lo,移動滑臺使球桿另一端編碼點中心與測量相機像面中心重合，讀取激光干涉儀讀數(shù)Li;e)按公式(3)計算被檢球桿長度值。Lo激光干涉儀起測點讀數(shù)值(該讀數(shù)已經(jīng)考慮阿貝誤差及環(huán)境參數(shù)補償),mm;Li激光干涉儀終測點讀數(shù)值(該讀數(shù)已經(jīng)考慮阿貝誤差及環(huán)境參數(shù)補償),mm。6.3.6.2十字靶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)桿長度十字靶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)桿長度的檢定方法同6.3.6.1,瞄準(zhǔn)時以十字交點中心代替編碼點中心。角錐棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿長度的檢定，采用圖6(b)所示瞄準(zhǔn)裝置進行瞄準(zhǔn)。a)將被檢角錐棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿按貝塞爾支點位置固定在球桿長度檢定裝置V型支架上；b)x方向調(diào)整：移動滑臺使被檢球桿一端角錐棱鏡中心對準(zhǔn)測量相機視場中央，記錄相機x方向讀數(shù)，移動滑臺使被檢球桿另一端角錐棱鏡中心位于測量相機視場中央，記錄x方向讀數(shù)，往返移動滑臺并調(diào)整x方向調(diào)整機構(gòu)，測量相機在球桿特征兩端x方向讀數(shù)差值不超過0.02mm;c)z方向調(diào)整：激光測距儀對準(zhǔn)角錐棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿一端的角錐棱鏡中心，啟動激光測距儀測距。移動滑臺，使被檢角錐棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿另一端角錐棱鏡中心對準(zhǔn)激光測距儀，激光測距儀再次進行測距。往返移動滑臺并調(diào)整z方向調(diào)整機構(gòu)，使測距儀在兩端讀數(shù)差值不超過0.02mm;d)移動滑臺使球桿一端角錐棱鏡中心與測量相機像面中心重合，讀取激光干涉儀讀數(shù)Lo,移動滑臺使球桿另一端角錐棱鏡中心與測量相機像面中心重合，讀取激光干涉儀讀JJG(軍工)177—2019e)按公式(3)計算被檢球桿長度值。球形標(biāo)準(zhǔn)桿長度的檢定，采用圖6(c)所示瞄準(zhǔn)裝置進行瞄準(zhǔn)。a)將被檢球形標(biāo)準(zhǔn)桿按貝塞爾支點位置固定在球桿長度檢定裝置V型支架上；b)z方向調(diào)整：光路切換裝置置于水平位置，使測量相機處于水平測量狀態(tài)，測量相機瞄準(zhǔn)球桿一端球形特征中心并記錄z方向讀數(shù)，移動滑臺，使被檢編球桿另一端球形特征位于測量相機視場內(nèi)，并記錄z方向讀數(shù)。往返移動滑臺并調(diào)整z方向調(diào)整機構(gòu)，使測量相機z方向在兩端讀數(shù)差值不超過0.02mm;機瞄準(zhǔn)球桿一端球形特征中心并記錄x方向讀數(shù)，移動滑臺，使被檢編球桿另一端球形特征位于測量相機視場內(nèi)，并記錄x方向讀數(shù)。往返移動滑臺并調(diào)整x方向調(diào)整機構(gòu)，使測量相機x方向在兩端讀數(shù)差值不超過0.02mm;d)移動滑臺使球桿一端球形特征中心與測量相機像面中心重合，讀取激光干涉儀讀數(shù)Lo,移動滑臺使球桿另一端編碼點中心與測量相機像面中心重合，讀取激光干涉儀讀數(shù)Li;e)按公式(3)計算被檢球桿長度值。6.3.6.4.2采用坐標(biāo)測量機檢定b)坐標(biāo)測量機探針在球桿一端球形特征表面進行測量，測量點數(shù)不少于25點，且沿c)坐標(biāo)測量機探針在球桿另一端球形特征表面進行測量，測量點數(shù)不少于25點，且沿球形表面均勻分布，計算球形特征中心位置坐標(biāo)(xz,yz,z?d)按公式(4)計算被檢球桿長度值。L.被e)球桿長度檢定結(jié)果不確定度應(yīng)符合表4規(guī)定。6.3.7長度穩(wěn)定度JJG(軍工)177—20196.4檢定結(jié)果的處理檢定合格的標(biāo)準(zhǔn)球桿出具檢定證書，并進行等級的判定；檢定不合格的標(biāo)準(zhǔn)球桿出具檢定結(jié)果通知書，并注明不合格項。對于單個球桿，按照表1~表4確定級別，對于多個球桿組成的成套球桿，其級別按其中最低的一個確定。6.5檢定周期標(biāo)準(zhǔn)球桿檢定周期為一般為12個月。球桿長度年變化量超出表4規(guī)定的數(shù)值時，其檢定周期調(diào)整為6個月。JJG(軍工)177—2019檢定證書和檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式球桿類型檢定項目檢定結(jié)果編碼標(biāo)準(zhǔn)桿口十字靶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)桿□角錐棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿□球形標(biāo)準(zhǔn)桿□編碼標(biāo)志中心點圓度十字靶標(biāo)交點與同心圓環(huán)圓心重合性截面圓度球桿長度長度穩(wěn)定度以下空白序號檢定不合格項目檢定結(jié)果12以下空白JJG(軍工)177—2019球桿長度測量不確定度評定示例依據(jù)JJF1059.1—2012進行不確定度評定。球桿長度按照規(guī)程6.3.6所述方法對不同類型標(biāo)準(zhǔn)球桿進行檢定。按照本規(guī)程規(guī)定的測量方法和測量條件進行球桿長度測量不確定度B.2測量模型L?激光干涉儀起測點讀數(shù)值(該讀數(shù)已經(jīng)考慮阿貝誤差及環(huán)境參數(shù)補償);L激光干涉儀終測點讀數(shù)值(該讀數(shù)已經(jīng)考慮阿貝誤差及環(huán)境參數(shù)補償)。B.3不確定度傳播公式B.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定B.4.1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量yu采用標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類評定方法評定。在重復(fù)性測量條件下，對四種類型，規(guī)格分別為500mm,1000mm,1500mm,2000mm球桿進行10次測量，得到實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差，則重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表B.1,重復(fù)性測量數(shù)表B.1球桿測量重復(fù)性球桿類型規(guī)格mm標(biāo)準(zhǔn)不確定度球形標(biāo)準(zhǔn)桿JJG(軍工)177—2019表B.1(續(xù))球桿類型規(guī)格mm標(biāo)準(zhǔn)不確定度編碼標(biāo)準(zhǔn)桿角錐棱鏡標(biāo)準(zhǔn)桿十字靶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)桿標(biāo)稱長度mm測量序號1500.3623999.82072001.32362500.3618999.82052001.32413500.3616999.82362001.32454500.3613999.82342001.32265500.3635999.82172001.32146500.3642999.82252001.32357500.3621999.82112001.32518500.3645999.82342001.32149500.3615999.82182001.3215500.3613999.82092001.3219平均值L500.36241999.821962001.3230測量重復(fù)性標(biāo)