GB∕T 43149-2023 高度卡尺的設計和計量特性（正式版）

高度卡尺的設計和計量特性Dimensionalmeasuringequipment:Heightgauges—2023-09-07發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局GB/T43149—2023/ISO13225:2012前言 Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14設計特性 24.1總體設計和命名 24.2主要尺寸 54.3指示裝置的類型 64.4防護等級 4.5測量爪(針) 4.7設計特性(制造商規(guī)范) 5計量特性 5.2運行條件 5.3尺框鎖定 5.4計量特性的定義(受MPE限制) 6與規(guī)范的一致性驗證 6.2用于計量特性校準的測量標準 7標志 附錄A(資料性)誤差測試 附錄B(資料性)數(shù)據(jù)示例表 附錄C(資料性)計量特性的校準 附錄D(資料性)與GPS矩陣模型的關系 參考文獻 1Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件等同采用ISO13225:2012《產(chǎn)品幾何技術規(guī)范(GPS)長度測量器具：高度卡尺設計和本文件做了下列最小限度的編輯性改動：請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國量具量儀標準化技術委員會(SAC/TC132)歸口。本文件起草單位：成都新成量工具有限公司、桂林廣陸數(shù)字測控有限公司、浙江長興裕豐精密機械有限公司、東莞市特馬電子有限公司、漢中萬目儀電有限責任公司、哈爾濱量具刃具集團有限責任公司、靖江量具有限公司、蘇州國量量具科技有限公司、青海量具刃具有限責任公司、深圳市東野精密儀器有本文件是產(chǎn)品幾何技術規(guī)范(GPS)標準，被視為GPS通用標準(見ISO14638)。在一般GPS矩陣中，它影響標準鏈環(huán)下的大小和距離。GB/T20308中給出的GPS總體規(guī)劃提供了本文件中所包含的GPS系統(tǒng)的通則。ISO8015中給出的GPS的基本規(guī)則適用于本文件，而ISO14253-1中給出的默認規(guī)則適用于根據(jù)有關標準與其他標準和GPS矩陣模型關系的詳細信息，見附錄D。1高度卡尺的設計和計量特性本文件規(guī)定了高度卡尺(帶有機械或數(shù)字顯示)最重要的設計和計量特性。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T24634—2009產(chǎn)品幾何技術規(guī)范(GPS)GPS測量設備通用概念和要求(ISO14978:2006,IDT)ISO14253-1產(chǎn)品幾何技術規(guī)范(GPS)工件與測量設備的測量檢驗第1部分：按規(guī)范驗證合格或不合格的判定規(guī)則(Geometricalproductspecifications(GPS)—Inspectionbymeasurementofworkpiecesandmeasuringequipment—Part1:Decisionrulesforverifyingconformityornonconformitywithspecifications)ISO14253-2產(chǎn)品幾何技術規(guī)范(GPS)工件與測量設備的測量檢驗第2部分：GPS測量、測量設備校準和產(chǎn)品驗證中的測量不確定度評估指南[Geometricalproductspecifications(GPS)—In-spectionbymeasurementofworkpiecesandmeasuringequipment—Part2:GuidancefortheestimationofuncertaintyinGPSmeasurement,incalibrationofmeasuringequipmentandinproductverification]ISO/IEC指南98-3測量不確定度第3部分：測量不確定度表示指南(GOM:1995)[Uncertaintyofmeasurement—Part3:Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement(GUM:ISO/IEC指南99國際計量學詞匯基本和通用概念及相關術語[Internationalvocabularyofmetrology—Basicandgeneralconceptsandassociatedterms(VIM)]IEC60529外殼防護等級(IP代碼)[Degreesofprotectionprovidedbyenclosures(IPCode)]3術語和定義指南99界定的以及下列術語和定義適用于本文件。帶有測量爪的尺框可相對于尺身(或立柱)上的刻度進行移動，并且該運動沿垂直于底座基準平面2的單一垂直軸進行的測量儀器。注1:高度卡尺與檢驗平臺一起使用，其中高度卡尺的參考平面(基準平面)與檢驗平臺表面相接觸。注2:可以在尺身上安裝適當?shù)母鞣N類型的測量刻度指示裝置，如機械指示(包括游標和表盤)及數(shù)字顯示屏。注3:高度卡尺可以使用各種類型的測量爪(針),包括劃線器。注4:高度卡尺可配備通過電動裝置移動的尺框或手動移動尺框。注5:高度卡尺可配備測力裝置。注6:高度卡尺一般用于測量平行于尺身的距離，部分高度卡尺具備更復雜的功能，如掃描功能及垂直于尺身的距離測量功能。測量面接觸measuring-facecontact測量面與被測工件相互接觸。全部測量面接觸fullmeasuring-facecontact測量面的整個區(qū)域與被測工件相互接觸。局部測量面接觸partialmeasuring-facecontact測量面的局部區(qū)域與被測工件相互接觸。4設計特性4.1總體設計和命名高度卡尺的總體設計和工藝應符合本文件的要求，除非制造商另有規(guī)定。高度卡尺可以在平臺表面上手動移動，移動時高度卡尺底座與平臺之間可以是機械式接觸或氣浮圖1和圖2給出并說明了與高度卡尺有關的結構。3標引序號說明：2——底座基準面；5——測量爪(針);6——測量爪(針)連接裝置；7——游標尺；9——微動裝置；10——主標尺；11——尺身導向面；12——尺身；13——鎖緊裝置。4標引序號說明：1——底座；2——底座基準面；3——卡塊；4——量針測量面；5——量針連接裝置；6——數(shù)字顯示器；7——尺身導向面；8——尺身；9——尺框。圖2數(shù)顯高度卡尺的設計示例54.2主要尺寸圖3高度卡尺的主要尺寸6表1主要尺寸和設計特性特性主要尺寸底座長度Wmm底座寬度D總高度H測量范圍L量爪(針)連接裝置伸出量P量爪(針)最小伸出量Mma量爪(針)最大伸出量Mm氣動系統(tǒng)是/否如果是：氣壓值消耗量固定裝置是/否存在微調是/否保護防水或防塵是/否IP代碼4.3指示裝置的類型高度卡尺存在以下幾種類型的指示裝置： 游標式或帶圓形標尺的機械指示裝置(見圖4和圖9)——數(shù)字顯示式的數(shù)字指示裝置(見圖10)。注：上述類型的指示裝置可組合使用。游標及帶圓形標尺的高度卡尺上應標記主標尺刻度間距和游標(或表盤)的分度值及其單位，數(shù)顯高度卡尺指示裝置顯示屏上應顯示數(shù)字指示單位。游標高度卡尺尺身上的主標尺刻度間距應以1mm為單位，在保證其測量范圍的情況下主標尺的刻度應至少多于一個游標尺的全程刻度長度。對于帶圓形標尺高度卡尺，主標尺的刻度間距可以大于主標尺和游標尺的設計示例如圖4所示。7標引序號說明：1——游標尺；2——尺框；3——主標尺；4——尺身。圖4主標尺和游標尺的設計示例游標尺的刻度方法如表2所示。表2游標尺的分度單位為毫米主標尺刻度間隔游標刻度方法游標分度值說明1將9mm分成10等份1將19mm分成10等份1將19mm分成20等份1將39mm分成20等份1將49mm分成50等份分度值為0.1mm和0.02mm的游標尺的示例分別如圖5和圖6所示。8GB/T43149—2023/ISO1322標引序號說明：1——主標尺；2——游標尺。圖5將9mm長度10等分，分度值為0.1mm的游標尺標引序號說明：1——主標尺；2——游標尺。圖6將49mm長度50等分，分度值為0.02mm的游標尺游標尺刻度面的棱邊與主標尺表面之間的高度差宜盡可能小，尺框上常見的游標尺刻度面類型如圖7和圖8所示。標引序號說明：1——尺身；2——主標尺；3——游標尺；4——尺框。圖7帶有游標刻度的標準尺框游標尺刻度面的下邊緣與主標尺刻度面之間的高度差宜盡可能小。9標引序號說明：1——尺身；2——主標尺；3——游標尺；4——尺框。圖8帶有無視覺誤差游標刻度的尺框主標尺刻度面與游標尺刻度面大體宜處于同一水平面，并且主標尺與游標尺之間的距離宜盡可能小。尺身上的主標尺與尺框上的圓形標尺如圖9所示，圓形標尺應按刻度間隔劃分刻度，并且應標記間隔及其單位。=3標引序號說明：1——主標尺；2——圓形標尺；3——主標尺標線；4——尺框；5——尺身。圖9圓形標尺刻度讀數(shù)尺身上的電子主尺與尺框上的數(shù)字顯示如圖10所示。如該測量設備具備數(shù)據(jù)傳輸功能，制造商應詳細描述數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮?shù)及接口。指示裝置應能顯示指示數(shù)字的單位。制造商宜標示電池的大概使用壽命。GB/T43149—2023/ISO13225:2012標引序號說明：1——尺身；2——數(shù)字顯示器；3——電子主尺；4——尺框。圖10尺身上的電子主尺與尺框上的數(shù)字顯示制造商宜明確標示高度卡尺的防水、防塵保護級別(符合IEC60529的IP代碼)。4.5測量爪(針)測量爪(針)可互換以用于進行各種測量。測量爪(針)測量面應具有耐磨性和合適的表面粗糙度，且刃口應鋒利。高度卡尺底座的底部平面是高度卡尺測量的參考平面。底座的設計應確保高度卡尺能在平臺上安全穩(wěn)定地豎直放置并能移動，還應確保高度卡尺在沒有外力作用的時候不會在平臺表面滑動。底座的設計應保證其在通過平臺表面的螺紋孔或狹槽時不至于發(fā)生傾斜。如果有氣動系統(tǒng)時，制造商應給出工作氣壓和消耗量。4.7設計特性(制造商規(guī)范)作為最低要求，制造商應至少標示表1中列出的信息(見附錄B)。5計量特性5.1通則制造商應對表3中列出的高度卡尺計量特性規(guī)定出最大允許誤差(MPE),但并不要求顯示所有的MPE值。MPE值的選擇取決于高度卡尺的配置(如5.4.4和5.4.5所述)。除非供需雙方另有約定，否則高度卡尺在測量范圍內的任意位置的值應符合MPE要求。根據(jù)GB/T24634—2009中7.5.1,MPE值應作為連續(xù)函數(shù)給出(例如折線圖),有關模型見游標高度卡尺應具有固定的零位點，帶圓形標尺的高度卡尺在圓標尺刻度范圍內應能調零，數(shù)顯高度卡尺應能在測量范圍內的任意位置置零。MPE/μm長度測量誤差E長度測量誤差的重復性R雙向長度測量誤差B垂直度誤差S注：為了表示MPE值，可以使用附錄B中給出的數(shù)據(jù)表。MPE值應適用于表1所標定的最大伸出長度內的任何測量爪(針)。測量爪(針)配置的其他限制條件應由制造商明確說明。制造商應在MPE值的規(guī)格中說明使用的平臺的平面度。如果制造商沒有另外說明，則所有MPE值的額定檢測環(huán)境溫度為20℃。在測量過程中，高度卡尺的使用應按照制造商操作手冊中給出的步驟進行。制造商手冊中需要遵循的特定區(qū)域包括：a)測量力；b)量針測量面校準(用于雙向長度測量);c)溫度補償(如果有)。如果尺框被鎖定，則指示部分滿足以下條件：——游標及帶圓形標尺的高度卡尺的讀數(shù)值不應有變化；——數(shù)顯高度卡尺的數(shù)字顯示變化不應大于一個分辨力值。注：若尺框的位置剛好在指示將改變的位置附近，則數(shù)字顯示可以按一個分辨力值大小變化。5.4計量特性的定義(受MPE限制)示值誤差的特性適用于基于5.1和5.2中所述條件的任何示值，這些特性與高度卡尺的測量范圍無關。示值誤差不應大于MPE。長度測量誤差E是在使用高度卡尺測量垂直于高度卡尺基準平面以及在接觸方向為向下方向時的示值誤差。長度測量誤差適用于全部測量面接觸(3.2.1)或局部測量面接觸(3.2.2)。有關示例見A.2.2。5.4.3長度測量誤差的重復性R(受Rypg限制)長度測量誤差的重復性R是指在相同測量條件下，尺框在測量范圍內的任意位置進行的相同長度的連續(xù)測量時，其測量結果的一致性。有關示例見A.2.3。制造商應說明可重復性的評估和報告的雙向長度測量誤差B是指在使用高度卡尺測量垂直于高度卡尺基準平面的長度或與被測表面處于相反方向的長度時的示值誤差。雙向長度測量誤差適用于采用全部測量面接觸(3.2.1)或局部測量面接觸(3.2.2)的情況。有關示例見A.2.4。并非所有的高度卡尺都被設計成可用于進行雙向長度測量，因此Bwe不適用于所有類型的高度卡尺。垂直度誤差S是指高度卡尺尺框沿尺身平行滑動時在垂直于尺身方向進行測量時的示值誤差。有關示例見A.2.5。并非所有的高度卡尺都被設計成可用于進行垂直度誤差測量，因此SmE不適用于所有類型的高度高度卡尺在進行垂直度誤差測量時，通常需要借助其他附加測量設備，如機械百分表(見ISO463)和支架。制造商應說明對SmE適用的附加測量設備的種類。6與規(guī)范的一致性驗證6.1通則根據(jù)規(guī)范驗證是否合格時，適用ISO14253-1。不確定度的評估應按照ISO/IEC指南98-3進6.2用于計量特性校準的測量標準應按照標準的適用性來使用測量標準(見附錄C)。7標志標志至少應包含以下內容：——制造商/供應商的名稱或商標；——游標或圓形刻度的分度值(僅用于機械指示);——唯一的字母數(shù)字標識(即序列號)。任何標志應易于閱讀和不易磨損，并且應放在合適的位置，以不影響高度卡尺的正常測量。(資料性)誤差測試A.1測試方法測試方法要在其測量范圍內評估高度卡尺的性能。校準曲線是評估高度卡尺性能的最簡單方法(見GB/T24634—2009)。A.2示值誤差A.2.1通則示值誤差可以使用具有測量不確定度的儀器或檢測裝置進行測試。但通常使用ISO3650標準的量塊或步距規(guī)。A.2.2長度測量誤差E(受Expg限制)長度測量誤差可以在高度卡尺測量范圍內的不同位置(見圖A.1)通過量塊來進行測試。測量方向宜始終向下。A.2.3長度測量誤差的重復性R(受Rwpg限制)長度測量誤差的重復性R可以通過在高度卡尺測量范圍內的任意一個位置對測量標準(例如量塊)進行多次測量來測試(見圖A.1)。GB/T43149—2023/ISO13225:2012圖A.1長度測量誤差的測試示例A.2.4雙向長度測量誤差B(受Bwpg限制)雙向長度測量誤差B可以通過測量雙向測量標準進行測試，例如步距規(guī)。允許在相反的方向進行測量(見圖A.2)。注2:包括測量爪(針)測量面的平行度和形狀偏差以及刻度誤差。注3:平臺表面的形狀偏差會影響測量結果。A.2.5垂直度誤差S(受Swp限制)垂直度誤差S可以通過測量一個測量標準來測試，例如精密矩形直角尺。允許垂直于高度卡尺的尺身并參照與高度卡尺配套使用的平臺來測量示值誤差。測量垂直度誤差通常需要使用其他附件，如千分表(見圖A.3),但這可能會影響結果。精密矩形直角尺宜使用精密矩形直角尺的校準方法校準。注1:可以使用反轉技術來消除對垂直度誤差的校準需求，見參考文獻[6]。注2:平臺表面的形狀偏差會影響測量結果。標引序號說明：1——高度卡尺；2——檢驗平臺；3——步距規(guī)。圖A.2使用步距規(guī)測量雙向長度誤差的測試示例標引序號說明；1——高度卡尺加長連接桿；2——量表。(資料性)數(shù)據(jù)示例表本數(shù)據(jù)表旨在用于同一家公司技術與采購部門之間的溝通。設備名稱：詳細要求(如指示裝置類型、劃線爪等);…可能的供應商：價格范圍(可選):其他要求：(例如檢驗報告，校準證書)……………………………………………………………………… 設計和計量特性參照本文件，即GB/T43149—2023設計特性底座長度W: mm總高度H:……mm底座寬度D: mm測量范圍L:mm量爪伸出長度P: mm存在微調(是/否):………最小量爪長度Mmin: mm固定裝置(是/否):………… ?????????????????? mm氣動系統(tǒng)(是/否):…………計量特性長度測量誤差EnnE m長度測量誤差的重復性Rxe: 雙向長度測量誤差BwpE: 垂直度誤差Swre: 運行條件 測量爪/量針/劃線器類型： 垂直度測量附件：……………… ?????????????????????????(資料性)計量特性的校準該方法宜在測量范圍內對高度卡尺的測量性能進行評估。在測量范圍內，對每個測試點進行整體校準將需要獲取大量數(shù)據(jù)，當認為高度卡尺的預期用途不需要整體校準時，宜考慮部分校準或與測量任務相關的校準。為了確定測量誤差，需要選取適當數(shù)量的間隔均勻的受檢點，這取決于高度卡尺的分度值、分辨力和測量范圍。通過記錄這些受檢點的檢定誤差值，可以記錄具有固定零點的校準曲線(見GB/T24634—2009中圖5)。還可以根據(jù)GB/T24634—2009中圖10定義特性的MPE功能，或可以從表格中獲得?？梢酝ㄟ^使用適當?shù)牟蓸蛹夹g來進行整體校準，但這會導致測量的不確定性增加。制造商宜指出測量設備的線膨脹系數(shù)，以便用戶可以將測試值轉換為標準參考溫度20℃(見GB/T43149—2023/ISO13225:2012(資料性)與GPS矩陣模型的關系D.1概述ISO14638中的GPS矩陣模型對GPS體系進行了綜述，本文件是該體系的一部分。除非另有說明，否則ISO8015的規(guī)則適用于本文件，ISO14253-1給出的默認規(guī)則適用于根據(jù)本文件制定的規(guī)范。D.2關于本文件及其使用的信息