JJF 1064-2024 坐標測量機校準規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術規(guī)范JJF1064—2024坐標測量機校準規(guī)范CalibrationSpecificationforCoordinateMeasuringMachines2024-06-14發(fā)布2024-12-14實施國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF1064—2024坐標測量機校準規(guī)范CalibrationSpecificationforCoordinateMeasuringMachines→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→JJF1064—2024代替JJF1064—2010 →→→→→→→→→→→→→歸口單位:全國幾何量長度計量技術委員會主要起草單位:中國計量科學研究院廣東省計量科學研究院重慶市計量質量檢測研究院參加起草單位:天津大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室本規(guī)范委托全國幾何量長度計量技術委員會負責解釋JJF1064—2024主要起草人:王為農(中國計量科學研究院)位恒政(中國計量科學研究院)張勇(廣東省計量科學研究院)徐健(重慶市計量質量檢測研究院)參加起草人:馬愛文(天津大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室)JJF1064—2024Ⅰ引言 (Ⅲ)1范圍 (1)2引用文件 (1)3術語和定義 (1)4概述 (3)5計量特性 (3)5.1探測誤差 (3)5.2長度示值誤差及長度示值誤差重復性 (4)5.3四軸誤差 (5)5.4計量特性的選擇 (5)6校準條件 (7)6.1環(huán)境條件 (7)6.2探測系統(tǒng)配置 (7)6.3操作條件 (7)6.4標準器 (7)7校準方法 (9)7.1探測誤差 (9)7.2長度示值誤差及長度示值誤差重復性 (21)7.3四軸誤差 (25)8校準結果的處理 (28)9復校時間間隔 (29)附錄A大型坐標測量機的補充測量 (30)附錄B測量不確定度報告示例 (31)附錄C原始記錄格式 (32)JJF1064—2024ⅢJJF1071—2010《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001—2011《通用計量術語及定義》和JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》共同構成本規(guī)范修訂工作的基礎性系列規(guī)范。本規(guī)范采用下列標準中規(guī)定的坐標測量機計量特性、符號和校準方法:GB/T16857.1—2002《產品幾何量技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第1部分:詞匯》;GB/T16857.2—2017《產品幾何技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第2部分:用于測量線性尺寸的坐標測量機》;GB/T16857.3—2009《產品幾何技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第3部分:配置轉臺的軸線為第四軸的坐標測量機》;GB/T16857.4—2003《產品幾何量技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第4部分:在掃描模式下使用的坐標測量機》;GB/T16857.5—2017《產品幾何技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第5部分:使用單探針或多探針接觸式探測系統(tǒng)的坐標測量機》;ISO10360-7:2011《產品幾何量技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第7部分:配置影像探測系統(tǒng)的坐標測量機》[Geometricalproductspecifications(GPS)—Acceptanceandreverificationtestsforcoordinatemeasuringmachines(CMM)—Part7:CMMsequippedwithimagingprobingsystems];ISO10360-8:2013《產品幾何量技術規(guī)范(GPS)坐標測量系統(tǒng)的驗收檢測和復檢檢測第8部分:配置光學測距測頭的坐標測量機》[Geometricalproductspecifications(GPS)—Acceptanceandreverificationtestsforcoordinatemeasuringsystems(CMS)—Part8:CMMswithopticaldistancesensors];ISO10360-9:2013《產品幾何量技術規(guī)范(GPS)坐標測量系統(tǒng)的驗收檢測和復檢檢測第9部分:配置多種探測系統(tǒng)的坐標測量機》[Geometricalproductspecifica-tions(GPS)—Acceptanceandreverificationtestsforcoordinatemeasuringsystems(CMS)—Part9:CMMswithmultipleprobingsystems]。但選用計量特性有下列偏離:—GB/T16857.4—2003中僅采用了THP。—未采用GB/T16857.5—2017中萬向探測系統(tǒng)間接標定條件下的探測誤差。—未采用ISO10360-7:2011中的垂直度誤差和Z軸長度示值誤差檢測。本規(guī)范采用GB/T34881—2017《產品幾何技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的檢測不確定度評估指南》和GB/T39518—2020《產品幾何技術規(guī)范(GPS)使用單探針和多探針接觸式探測系統(tǒng)坐標測量機的檢測不確定度評估指南》中對校準結果的不確定度評定方法,以引用文件的形式作為測量不確定度報告示例。本規(guī)范是對JJF1064—2010《坐標測量機校準規(guī)范》的修訂。除編輯性修改以外,JJF1064—2024Ⅳ主要的技術變化如下:—根據ISO10360-2:2009《產品幾何技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第2部分:用于測量線性尺寸的坐標測量機》及其后發(fā)布的各部分標準中計量特性符號的變化情況,統(tǒng)一采用了現行有效的ISO10360各部分標準中計量特性的符號,最大允許誤差符號采用了新的形式;—調整了計量特性的名稱,以便區(qū)分;—給出了坐標測量機配置及對應的校準項目表;—規(guī)定了單探針探測誤差校準中,探針方向與測頭方向一致;—刪除了配備影像探測系統(tǒng)坐標測量機的變焦探測誤差;—增加了光學測距測頭的計量特性校準;—增加了多種探測系統(tǒng)的計量特性校準;—刪除了期間核查的要求。本規(guī)范的歷次版本發(fā)布情況為:—JJF1064—2010;—JJF1064—2004;JJF1064—20241坐標測量機校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于基于互相垂直的3個直線運動導軌構成的坐標測量機的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJF1001通用計量術語及定義JJF1071國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則GB/T16857.1產品幾何量技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第1部分:詞匯GB/T18779.1產品幾何量技術規(guī)范(GPS)工件與測量設備的測量檢驗第1部分:按規(guī)范檢驗合格或不合格的判定規(guī)則GB/T34881—2017產品幾何技術規(guī)范(GPS)坐標測量機的檢測不確定度評估指南GB/T39518—2020產品幾何技術規(guī)范(GPS)使用單探針和多探針接觸式探測系統(tǒng)坐標測量機的檢測不確定度評估指南凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術語和定義JJF1001、GB/T16857.1界定的以及下列術語和定義適用于本規(guī)范。3.1坐標測量機的測量方案measurementstrategyofCMM使用坐標測量機進行測量時,被測件在測量空間的安裝位置,坐標測量機采用的測頭和探針配置、探測點的數目和分布、測量方法(如點位測量、掃描測量、對中測量等)、環(huán)境條件、評定方法等的總和。3.2操作條件operatingcondition保證生產商規(guī)定的性能參數能夠實現的額定操作條件。注:每個探測系統(tǒng)的操作條件可以通過一個縮寫詞來識別,其相應的性能值可被引用。通常生產商會為每種探測系統(tǒng)規(guī)定操作條件,但是生產商可以為一個單一探測系統(tǒng)規(guī)定幾種操作條件,可以包括:—探針和加長桿的長度(如果適用);—安裝(萬向的或固定的,是否使用探針交換架);—照明(如果適用);—標定程序;—濾波設定;—允許的表面區(qū)域;JJF1064—20242—允許的表面條件(粗糙度、反射率)。3.3多測頭系統(tǒng)multi-probesystem具有兩個及以上測頭的探測系統(tǒng)。3.4多探測系統(tǒng)multipleprobingsystems;MPS具有兩種及以上具有不同操作條件的不同類型探測系統(tǒng)組成的探測系統(tǒng)。注:1一個探測系統(tǒng)組合可能是同一個探測系統(tǒng)或者是不同的探測系統(tǒng)(如在雙工模式中的雙主軸坐標測量機的情況)。2在一個多探測系統(tǒng)中,進行探測組合的不同測頭的技術通常是不同的,例如接觸測頭和影像測頭,或兩個具有不同特性的接觸測頭。如果所有測頭是接觸式的,并具有相同的特性,該探測系統(tǒng)按照多測頭系統(tǒng)進行校準更加合理。3.5影像探測系統(tǒng)imagingprobingsystem利用影像系統(tǒng)生成測量點的探測系統(tǒng)。(見圖1)注:1本術語主要關注可以在垂直于探測系統(tǒng)軸線方向進行測量的影像探測系統(tǒng)。2視頻或視覺探測系統(tǒng)均是影像探測系統(tǒng)。圖1影像探測系統(tǒng)1—照相機或其他捕捉被測物表面影像的系統(tǒng);2—影像探測系統(tǒng)的各種光學元件;3—被測物;4—視場(物方);5—視場(像方);6—測量窗;7—測量點3.6影像測頭坐標測量機imagingprobeCMM裝備了影像探測系統(tǒng)的坐標測量機。3.7視場fieldofview;FOV通過影像探測系統(tǒng)看到的區(qū)域。(見圖1)注:視場的測量范圍,或尺寸由最終成像的物方范圍進行表述。3.8測量窗measuringwindow視場中用于確定測量點(集)的區(qū)域。(見圖1)注:根據不同的影像測頭坐標測量機或同一臺影像測頭坐標測量機的不同應用,測量窗的大小和方向可以有許多非常不同的選擇。JJF1064—202433.9(二維探測系統(tǒng)的)測量平面measuringplane(ofthe2Dprobingsystem)由二維探測系統(tǒng)視場決定的二維平面。3.10光學測距測頭opticaldistancesensors;ODS利用光學測距原理的非接觸測頭部件。注:典型的測量原理是三角法測距和同軸測距。三角法測距包括線結構光法、莫爾條紋法、狹縫光法、點掃描等,同軸測距包括干涉測量和共焦系統(tǒng)。3.11探測誤差probingerrors按照規(guī)定的測量方案,利用坐標測量機對圓形、球形或平面標準器進行測量,其形狀、位置和尺寸與參考值的差。注:根據探測系統(tǒng)的配置和誤差的不同,用探測系統(tǒng)特點和誤差特點命名探測誤差的名稱,見表1。3.12長度示值誤差lengthmeasurementerrors按照規(guī)定的測量方案,利用坐標測量機對長度標準器在坐標測量機測量空間的不同方向和位置進行長度測量,其示值與參考值的偏差。3.13長度示值誤差重復性repeatabilityoflengthmeasurementerrors探針對主軸偏置L=0時,利用坐標測量機得到的相同方向和位置3次長度測量示值誤差的最大差值。4概述坐標測量機是由機械主機、位移傳感器、探測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和測量軟件等組成的測量系統(tǒng)。本規(guī)范針對的坐標測量機,機械主機采用3個互相垂直的直線導軌構成機器坐標系的3個軸,控制系統(tǒng)操作測頭相對物體的運動,采集被測幾何要素表面的點坐標集,通過計算獲得幾何要素的參數。根據坐標測量機的配置不同,測量可以手動、機動或自動進行。通過增加不同附件,可以提高測量的靈活性和擴大適用范圍。通過人機對話,可以在計算機控制下完成全部測量的數據采集和數據處理工作。配備三維接觸測頭的坐標測量機構成基本配置的坐標測量機。在基本配置基礎上,坐標測量機配置具有掃描功能的三維接觸測頭、配置影像測頭、配置其他一維或二維測頭、配置旋轉工作臺,或者配置上述幾種或全部附件,構成多軸、多探測系統(tǒng)的坐標測量機,可以滿足對多種多樣被測對象和被測參數的測量需求。本規(guī)范通過對基本配置及附加配置的特定坐標測量機尺寸要素測量能力的測試,獲得必要信息,為用戶評定針對特定任務的測量不確定度提供基礎數據。5計量特性5.1探測誤差不同配置下坐標測量機的探測誤差見表1。JJF1064—20244表1不同配置下探測誤差的名稱和符號配置符號名稱基本配置PFTU單探針形狀探測誤差PSTU單探針尺寸探測誤差PFTM固定多探針形狀探測誤差PFTN固定多測頭形狀探測誤差PFTE直接標定萬向探測系統(tǒng)形狀探測誤差PSTM固定多探針尺寸探測誤差PSTN固定多測頭尺寸探測誤差PSTE直接標定萬向探測系統(tǒng)尺寸探測誤差PLTM固定多探針位置探測誤差PLTN固定多測頭位置探測誤差PLTE直接標定萬向探測系統(tǒng)位置探測誤差配備接觸式掃描測頭THP接觸式掃描探測誤差二維測頭PF2D二維測頭探測誤差PFV2D影像測頭探測誤差光學測距測頭點測量式光學測距測頭PForm.Sph.1×25:Tr:ODS點測量式光學測距測頭形狀探測誤差PSize.Sph.1×25:Tr:ODS點測量式光學測距測頭尺寸探測誤差面測量式光學測距測頭PForm.Sph.1×25:St:ODS面測量式光學測距測頭形狀探測誤差PSize.Sph.1×25:St:ODS面測量式光學測距測頭尺寸探測誤差PForm.Sph.D95%:St:ODS面測量式光學測距測頭探測離散差PSize.All.Sph.1×25:St:ODS面測量式光學測距測頭尺寸全探測誤差EForm.Pla.D95%:St:ODS誤差配旋轉測座的光學測距測頭LDia.5×25:Art:ODS誤差多探測系統(tǒng)PForm.Sph.n×25::MPS多探測系統(tǒng)形狀探測誤差PSize.Sph.n×25::MPS多探測系統(tǒng)尺寸探測誤差LDia.n×25::MPS多探測系統(tǒng)位置探測誤差5.2長度示值誤差及長度示值誤差重復性不同配置下坐標測量機的長度示值誤差及長度示值誤差重復性名稱及符號見表2。JJF1064—20245表2不同配置下長度示值誤差的名稱和符號配置符號名稱基本配置E0偏置L=0時的長度示值誤差R0偏置L=0時的測量重復性EL偏置L=150mm條件下的長度示值誤差二維測頭EB二維測頭雙向長度示值誤差(EBXY、EBX、EBY)RB二維測頭雙向長度示值誤差重復性EU二維測頭單向長度示值誤差(EUXY、EUX、EUY)RU二維測頭單向長度示值誤差重復性EBV影像測頭雙向長度示值誤差EUV影像測頭單向長度示值誤差光學測距測頭EBi:Tr:ODS面測量式光學測距測頭雙向長度示值誤差EUni:Tr:ODS面測量式光學測距測頭單向長度示值誤差5.3四軸誤差配備轉臺作為第四軸的坐標測量機,相關的誤差名稱和符號見表3。表3配備轉臺作為第四軸的誤差名稱和符號配置符號名稱配備轉臺FR徑向四軸誤差FT切向四軸誤差FA軸向四軸誤差5.4計量特性的選擇根據不同的配置,坐標測量機校準的計量特性不同。建議根據用戶的配置,在表4中進行選擇,確定開展校準的計量特性。說明:根據表4中“配置”列的內容,“選擇”列標記被校坐標測量機的實際情況。對所標記的配置,開展該配置對應的探測誤差和長度示值誤差及其重復性的校準,校準方法見相關章節(jié)。表4坐標測量機配置及校準項目確認表序號配置選擇探測誤差章節(jié)號長度示值誤差及其重復性章節(jié)號1基本配置1.1單探針測頭□PPPSTU7.1.1E0R07.2.1JJF1064—20246表4坐標測量機配置及校準項目確認表(續(xù))序號配置選擇探測誤差章節(jié)號長度示值誤差及其重復性章節(jié)號1.2固定多探針探測系統(tǒng)□PPPPSTMLTM7.1.2E1507.2.21.3固定多測頭探測系統(tǒng)□PPPPSTNLTN7.1.2——1.4探針直接標定的萬向探測系統(tǒng)□PPPPSTELTE7.1.3——2掃描探測系統(tǒng)□THP7.1.4——3二維測頭3.1影像測頭□PFV2D7.1.5EBVEUV7.2.33.2二維測頭□PF2D7.1.6EBRBEURU7.2.44光學測距測頭4.1點測量式光學測距測頭□PForm.Sph.1×25:Tr:ODSPSize.Sph.1×25:Tr:ODS7.1.7——4.2面測量式光學測距測頭□PForm.Sph.1×25:St:ODSPSize.Sph.1×25:St:ODSPForm.Sph.D95%:St:ODSPSize.Sph.All:St:ODSEForm.Pla.D95%:Tr:ODS7.1.7EBi:Tr:ODSEUni:Tr:ODS7.2.54.3配置萬向測量座□LDia.5×25:Art:ODS7.1.7——5多探測系統(tǒng)□PForm.Sph.n×25::MPSPSize.Sph.n×25::MPSLDia.n×25::MPS7.1.8——6轉臺□FRFTFA7.3——JJF1064—202476校準條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境條件要求校準結果的溫度參考值為20℃。環(huán)境溫度對20℃的偏離及其變化會引入不確定度分量,應在校準結果中的不確定度評定中考慮。環(huán)境條件的允許極限由用戶規(guī)定。校準時環(huán)境條件應控制在允許極限內。6.1.2環(huán)境溫度的測量校準過程中應測量和記錄環(huán)境的溫度變化情況,包括溫度隨時間的變化,以及溫場的空間分布及其變化。6.2探測系統(tǒng)配置需考慮規(guī)定的最大允許誤差對應的探測系統(tǒng)配置的極限(探針、探針加長桿、探針方向、探針系統(tǒng)的重量、影像測頭物鏡放大倍數、照明條件、測量的錐角范圍等),由用戶規(guī)定。掃描模式探測誤差使用探針的標稱直徑對校準結果有影響,由坐標測量機用戶規(guī)定。沒有特別規(guī)定時,采用直徑為3mm的探針進行檢測。多探針探測系統(tǒng)誤差校準中使用的所有探針均應在許可范圍內選擇,即應具有相同的材料、相同的探針桿直徑和標稱針尖偏置長度。當針尖偏置標稱長度不相等時,允許標稱針尖偏置長度差異不超過6mm或10%。6.3操作條件坐標測量機運動應平穩(wěn),無部件干涉引起的噪聲。運動范圍達到要求。應采用制造商的操作說明書中規(guī)定的程序對坐標測量機進行必要的準備,包括:a)坐標測量機啟動/預熱周期;b)探測系統(tǒng)的配置和組裝;c)探針針尖和標準球的清潔程序;d)探測系統(tǒng)的標定程序。6.4標準器6.4.1尺寸實物標準器校準長度示值誤差用的尺寸實物標準器應滿足表5要求,根據需要選擇。表5尺寸實物標準器的要求和適用項目序號名稱規(guī)格要求基本配置影像測頭面測量式光學測距測頭1量塊最短長度30mm,最大長的66%測量面之間的距離經過校準+--2步距規(guī)+--3球列最大長度不小于空間對角線的66%球間距不少于5個,經過校準+-+JJF1064—20248表5尺寸實物標準器的要求和適用項目(續(xù))序號名稱規(guī)格要求基本配置影像測頭面測量式光學測距測頭4線紋尺最短長度30mm,最大長度不小于測量平面對角線的66%刻線同側和對側間距離經過校準-+-5短線紋尺刻畫間隔不大于0.1mm-+-注:當上述實物標準器最大長度無法達到空間對角線的66%時,可以考慮采用附錄A進行補充測量。6.4.2形狀實物標準器校準探測誤差用的形狀實物標準器應滿足表6要求,根據需要選擇。表6三維形狀實物標準器的要求和適用項目序號名稱規(guī)格要求探測誤差誤差基礎配置光學測距測頭二維測頭掃描測頭多探測系統(tǒng)1掃描檢測球?25mm標稱直徑25mm;表面粗糙度Ra不大于0.05μm;直徑和形狀經校準++++--2檢測球~?10mm~?30mm直徑和形狀經校準+++-+-3檢測球組~?10mm~?30mm形狀經校準-----+4檢測平板長度見注1寬度見注2平面度經校準-+----“+”表示適用,“-”表示不適用。注:1平板長邊的長度,應大于線掃描測頭掃描線長度,或者面測量式光學測距測頭物方視場寬度的兩倍以上。2平板短邊的長度(寬度):a)當采用線掃描或點掃描測頭時,應不小于探測用的標準球的直徑;b)當采用面測量式光學測距測頭時,應不小于下列兩個尺寸的較小值:探測用的標準球的直徑值或面測量式光學測距測頭物方視場的寬度。6.4.3二維形狀實物標準器二維形狀實物標準器應滿足表7要求,根據需要選擇。JJF1064—20249表7二維形狀實物標準器的要求和適用項目序號名稱規(guī)格要求探測誤差二維測頭PF2D影像測頭PFV多探測系統(tǒng)1圓形靶標φ20mm~φ50mm形狀經校準+--2圓形靶標φ0.1mm~φ1mm形狀經校準-+-3環(huán)規(guī)φ5mm~φ25mm形狀/直徑經校準+-+“+”表示適用,“-”表示不適用。7校準方法7.1探測誤差7.1.1單探針形狀探測誤差PFTU、單探針尺寸探測誤差PSTU7.1.1.1配置采用平行于測頭軸線的探針進行的測試?？梢允枪潭ǘ嗵结樚綔y系統(tǒng)或萬向探測系統(tǒng)中的對應配置。探針針尖偏置長度lU與校準結果密切相關,建議至少選取一個包含坐標測量機生產商建議的長度,也可以在用戶常用的范圍內,按照表8建議選取長度lU,進行校準。表8單探針探測誤差校準建議探針針尖偏置長度單探針針尖偏置長度lU20mm30mm50mm7.1.1.2程序1)選擇符合表6要求的檢測球,安裝在坐標測量機測量空間的任意位置。2)安裝探針針尖,偏置長度lU。3)測量并記錄25個點的坐標。這些點應盡量均勻分布在檢測球至少半個球上。點的分布位置應由用戶規(guī)定,如果用戶沒有規(guī)定,建議下列探測分布(見圖2):—在檢測球的極點(探針方向所定義)一點;—極點下22.5°四點(均勻分布);—極點下45°八點(均勻分布),相對于前一組點旋轉22.5°;—極點下67.5°四點(均勻分布),相對于前一組點旋轉22.5°;—極點下90°(即在赤道上)八點(均勻分布),相對于前一組點旋轉22.5°。7.1.1.3測量結果的處理使用所有25個測量點,計算最小二乘擬合球的球心和半徑r。分別計算25個測量JJF1064—202410點到最小二乘擬合球球心的距離ri。單探針形狀探測誤差PFTU:PFTU=max(PFTU=max(ri)-min(ri)(1)PSTU=r-r0(2)式中:r0—檢測球半徑的參考值;max(ri)、min(ri)—25個測量點到最小二乘擬合球球心距離的最大值和最小值。圖2探測誤差測量點分布1—頂點7.1.2固定多探針/多測頭探測系統(tǒng)的探測誤差(PFTM、PSTM、PLTM、PFTN、PSTN、PLTN)7.1.2.1配置使用5根不同方向的固定探針測頭,見圖3。校準結果與探針針尖偏置長度密切相關。對多探針探測系統(tǒng),建議至少選取一個包含坐標測量機生產商建議的一個探針針尖偏置長度l,也可以在用戶常用的范圍內,按照表9建議選取長度l,進行測試。對多測頭探測系統(tǒng),建議至少選取一個包含坐標測量機生產商建議的探針針尖偏置長度lO,也可以在用戶常用的范圍內,按照表9建議選取長度lO,進行校準。JJF1064—202411表9多探針/多測頭探測系統(tǒng)探測誤差校準建議探針針尖偏置長度多探針針尖偏置長度l多測頭探測系統(tǒng)針尖偏置長度lO20mm—30mm—50mm50mm200mm200mm400mm400mm注:為了清晰,5根探針中的4根可見,并僅可見3個測桿。圖3固定多探針探測系統(tǒng)的探針針尖偏置長度l1—探測軸;2—測頭7.1.2.2程序1)選擇符合表6要求的檢測球,安裝在坐標測量機測量空間的任意位置,但必須保證所有探針可以正確探測。2)多探針組合結構應有一根探針平行于測頭軸線,4根探針位于垂直于測頭軸線的平面內,并且相鄰探針夾角為90°。測頭到探針聯(lián)接點的距離應為正常使用坐標測量機探針部件時可能的最小距離(見圖3)。3)應按坐標測量機制造商規(guī)定的正常操作程序分別對5根探針進行標定。4)檢測球安裝時應與探針標定所用標準球的位置不同。5)每個探針在檢測球上測量25點,總共125點。各測量點應在檢測球上勻稱分布,至少覆蓋半個球面。對所有探針,推薦測量點分布為:一點位于檢測球極點;四點均布且與極點成22.5°;八點均布,相對于前者旋轉22.5°且與極點成45°;四點均布,相對于前者旋轉22.5°且與極點成67.5°;八點均布,JJF1064—202412相對于前者旋轉22.5°且與極點成90°(見圖2)。對于各個不同方向的探針,其極點由探針方向確定。如果坐標測量機配有探針或測頭更換系統(tǒng),應進行5次探針或測頭更換,每根探針測量前更換一次。但是,如果更換系統(tǒng)少于5個測頭或探針庫位置,某些測頭或探針庫位置要更換1次以上,以實現更換5次。7.1.2.3測量結果的處理1)將每個探針測量的25點計算一個最小二乘擬合球,共獲得5個球。計算5個球的中心坐標x、y、z的范圍。這三個坐標范圍上的最大值為位置誤差PLTM/PLTN。固定多探針探測系統(tǒng)位置誤差PLTM:N,m:ax(yi)-min(yi),max(zi)-min(zi)](3)其中:P=max[max(xi)-min(xi),max(yi)-min(yi),max(zi)-min(zi)](4)max(xi)、max(yi)、max(zi)為各點坐標值x、y、z的最大值;min(xi)、min(yi)、min(zi)為各點坐標值x、y、z的最小值;=),根,針,。得的125點計算一個最小二乘擬合球。計算最小二乘球的125個半徑值的范圍,即球的形狀誤差,給出固定多探針/固定多測頭形狀探測誤差PFTM/PFTN。類似地,計算擬合球直徑與檢測球參考值的偏差,為固定多探針/固定多測頭尺寸探測誤差PSTM/PSTN。固定多探針/固定多測頭形狀探測誤差PFTM/PFTN:P=max(ri)-min(ri)(5)固定多探針/固定多測頭尺Fa(P=max(ri)-min(ri)(5)式中:式中:rrr0—檢測球半徑的參考值;max(ri)、min(ri)—125個測量點到最小二乘擬合球球心距離的最大值和最小值。7.1.3萬向探測系統(tǒng)(PFTE、PSTE、PLTE)7.1.3.1配置使用萬向探測系統(tǒng)的5個不同的角度位置,測量檢測球形狀、尺寸和位置(見圖4)。每個角度位置上,在檢測球上測量25點,5個位置共測125點。對多探針探測系統(tǒng),建議至少選取一個包含坐標測量機生產商建議的一個探針針尖偏置長度l,也可以在用戶常用的范圍內,按照表9建議選取長度l,進行測試。JJF1064—202413圖4垂直位置時萬向探測系統(tǒng)1—軸端;2—轉向測頭夾持器;3—測頭加長桿;4—測頭;5—探針7.1.3.2程序1)選擇符合表6要求的檢測球,安裝在坐標測量機測量空間的任意位置,但必須保證所有萬向探測系統(tǒng)的探針可以正確探測。2)將一個20mm直形短探針(特殊規(guī)定除外)和一個測頭加長桿安裝在萬向探測系統(tǒng)上。測頭加長桿的長度lA應按下列長度值選擇:50mm、100mm、200mm、400mm。除非有特殊規(guī)定,探針和測頭加長桿都應選擇坐標測量機測頭系統(tǒng)允許使用的附件。3)依據坐標測量機制造商規(guī)定的常規(guī)操作程序對萬向測頭系統(tǒng)的5個角度位置分別標定。這5個位置應包括1個與主軸平行的位置和4個與主軸垂直的位置,每個位置與相鄰位置成90°。4)檢測球安裝時應與探針標定所用標準球的位置不同。在每一個角度位置對檢測球進行25點測量,總共125點。5)測點應均布在檢測球上,至少覆蓋半球。對所有位置建議的采樣點方案為:一點位于檢測球極點;四點均布且與極點成22.5°;八點均布,相對于前者旋轉22.5°且與極點成45°;四點均布,相對于前者旋轉22.5°且與極點成67.5°;八點均布,相對于前者旋轉22.5°且與極點成90°(見圖2)。對于各個方向位置,其極點由探針方向確定。6)如果坐標測量機提供探針或測頭更換系統(tǒng),應對探針進行5次更換。在測量過程中,每個角度位置,都應重新在更換系統(tǒng)上取出和放回探針或測頭,總共進行5次。7.1.3.3測量結果的處理1)每個測量角度的一組25個測點用最小二乘法擬合一個球,共擬合5個球。計算5個球球心坐標x、y、z的范圍,其中最大值即是萬向探測系統(tǒng)位置探測誤差PLTE。萬向探測系統(tǒng)位置探測誤差PLTE:得值與其參考值之間的差值即是萬向探測系統(tǒng)尺寸探測誤差PSTE。計算125個點到最JJF1064—202414小二乘球球心的半徑范圍,即球的形狀誤差,是萬向探測系統(tǒng)形狀探測誤差PFTE。萬向探測系統(tǒng)形狀探測誤差PFTE:萬向探測系統(tǒng)尺寸探測誤差PSTE:式中:萬向探測系統(tǒng)尺寸探測誤差PSTE:式中:r0—檢測球半徑的參考值;PSTE=r-r0(11)max(ri)、min(ri)—125個測量點到最小二乘擬合球球心距離的最大值和最小值。7.1.4接觸式掃描探測誤差(THP)7.1.4.1原理在規(guī)定的時間內,掃描檢測球上4個目標掃描平面,利用所有掃描點的測量數據計算最小二乘擬合球,計算球心到各掃描點的距離的變化范圍,即形狀誤差,確定掃描探測誤差THP。7.1.4.2配置采用3mm直徑球形探針。7.1.4.3程序選擇符合表6規(guī)定掃描檢測球。檢測球應不同于探測系統(tǒng)標定的標準球。用戶可隨意把其放在與標定球不同的任何位置。仔細清潔檢測球和夾具,清除可能會影響測量或檢測結果的殘留物。牢固安裝檢測球,使因偏移而產生的誤差減至最小。用戶可在限定的范圍內隨意選擇檢測球安裝的方向和位置。采集并記錄檢測球的修正掃描線上掃描點的測量結果。修正掃描線在檢測球表面上所規(guī)定的4個目標掃描平面內(見圖5)。注:1目標掃描平面1平分球體。2目標掃描平面2與目標掃描平面1是相距8mm的平行平面。3目標掃描平面2、目標掃描平面3與目標掃描平面4相互垂直。4目標掃描平面3通過球體的極點。5目標掃描平面4是距離極點8mm的平面。6α是探針軸偏離探測軸軸線的角,建議α約為45°。7由探針軸線確定檢測球的極點和平分球體的面。建議掃描點的間距為0.1mm~0.2mm。JJF1064—202415圖5檢測球上四個目標掃描平面α—探針軸與探測軸間的夾角A—目標掃描平面1;B—目標掃描平面2;C—目標掃描平面3;D—目標掃描平面4;E—探測軸的軸線4條線掃描的每一個過程都必須從探針離檢測球至少10mm處的中間點開始,在規(guī)定的速度下沿表面法線方向趨近檢測球,沿規(guī)定路徑進行線掃描,至探針離檢測球至少10mm處的中間點結束。記錄從第一條掃描線起始點到第四條掃描線結束點之間的掃描檢測時間τHP,τHP應不大于τHP,MPE,必要時應調整掃描速度。注:數據處理應采用與坐標測量機正常測量所采用的同一算法和參數,不應采用附加的濾波或其他優(yōu)化措施。7.1.4.4測量結果的處理按4條修正掃描線測得的全部掃描點計算出最小二乘擬合球的中心。計算測得的每個掃描點的徑向距離ri。由計算得到的徑向距離ri的變化范圍,即形狀誤差,作為出掃描探測誤差THP:式中:T=max(ri)-min(ri)式中:i(i,)i=1所,,測…量;點到最小二乘擬合球球心距離的最大值和最小值。7.1.5影像測頭探測誤差(PFV2D)7.1.5.1原理在坐標測量機不運動的條件下,利用影像測頭對視場內標準器的圓周進行測量,確定測量點到最小二乘擬合圓圓心距離的范圍,評價影像測頭探測誤差PFV2D是否符合規(guī)定的最大允許探測誤差PFV2D,MPE。JJF1064—2024167.1.5.2程序根據表7選擇圓形靶標。靶標直徑為視場大小的10%~30%。在影像測頭的測量平面安裝靶標。靶標應安裝牢固,以減小晃動引入的誤差。在允許的極限內,用戶可以任意選擇靶標的安裝位置。但應該確保不在探測系統(tǒng)標定的位置。在靶標的圓周上,通過互不重疊的測量窗測量并記錄25個點。這些點應盡量均勻分布在靶標的圓周上。測量過程中不移動坐標測量機,不重新對焦。7.1.5.3測量結果的處理使用所有25個測量點,計算最小二乘擬合圓。對25個測量點分別計算最小二乘半徑距離ri。計算探測誤差PFV2D,為25個最小二乘半徑距離的極差:式中:P=max(ri)-min(ri)(13)max(ri)、min(ri)—25個測量點到最小二乘擬合圓圓心距離的最大值和最小值。i—max(ri)、min(ri)—25個測量點到最小二乘擬合圓圓心距離的最大值和最小值。7.1.6二維測頭探測誤差(PF2D)7.1.6.1原理通過確定測量點到最小二乘擬合圓圓心距離的范圍,評價二維測頭探測誤差PF2D是否符合規(guī)定的最大允許探測誤差PF2D,MPE。影像測頭也可以作為二維測頭使用,這時影像測頭通過移動位置,使測量目標點落入測量窗。7.1.6.2程序選擇符合表7規(guī)定的環(huán)規(guī)或圓形靶標作為標準器。在二維探測系統(tǒng)的測量平面安裝標準器。標準器應安裝牢固,以減小晃動引入的誤差。在允許的極限內,用戶可以任意選擇測頭的方向和標準器的安裝位置。測量并記錄25個點。這些點應盡量均勻分布在標準器的圓周上。采用影像測頭時,不同點之間必須通過移動坐標測量機進行瞄準,測量窗應互不重疊(如圖6所示),并且分別位于視場的指定區(qū)域(如圖7所示)。每個點的測量允許重新對焦。7.1.6.3測量結果的處理使用所有25個測量點,計算最小二乘擬合圓。對25個測量點分別計算最小二乘半徑距離ri。計算探測誤差PF2D,為25個最小二乘半徑距離的極差:式中:P=max(ri)-min(ri)式中:i(i),i=,測,點2;最小二乘擬合圓圓心距離的最大值和最小值。JJF1064—202417圖6符合7.1.2.2測量方式要求的視場、測量窗位置圖a—圖形邊緣;b—視場;c—測量窗圖7測量各點時測量窗在視場中的位置7.1.7光學測距測頭探測誤差(PForm.Sph.1×25:Tr:ODS、PSize.Sph.1×25:Tr:ODS、PForm.Sph.1×25:St:ODS、PSize.Sph.1×25:St:ODS、PForm.Sph.D95%:St:ODS、PSize.Sph.All:St:ODS、EForm.Pla.D95%:St:ODS、LDia.5×25:Art:ODS)7.1.7.1配置PForm.Sph.1×25:Tr:ODS、尺寸探測誤差PSize.Sph.1×25:Tr:ODS評價。PForm.Sph.1×25:St:ODS、尺寸探測誤差PSize.Sph.1×25:St:ODS,離散點形狀探測誤差PForm.Sph.D95%:St:ODS、尺寸全探測誤差PSize.Sph.All:St:ODS。EForm.Pla.D95%:Tr:ODS評價。當探測系統(tǒng)配備了旋轉測座時,增加測試萬向位置探測誤差LDia.5×25:Art:ODS。面測量式光學測距測頭測量,需要將測量數據轉換為測量點時,測量點的選取應在測量區(qū)域內盡量均勻分布,每個測量點在物方視場內的面積不大于5mm2。當測量點在物方視場內的面積大于5mm2時,需要在證書中說明。JJF1064—2024187.1.7.2程序在坐標測量機的測量范圍內,用戶可以自由選擇安裝標準球和標準平面的位置。標準球和平面標準器應安裝穩(wěn)固,最大限度地降低震動和不穩(wěn)定引起的誤差。使用標準球測量時,標準球上的測量區(qū)域應包含制造商指定的最大錐度角,即可以看到標準球可測區(qū)域的邊界。測量點的區(qū)域應在證書中給出。使用平面標準器測量時,測量平面在像方視場應盡量覆蓋全部視場,測量點的區(qū)域應在證書中給出。使用平面標準器進行拼接測量時,測量平面在像方視場應盡量覆蓋全部視場,測量三個位置,相鄰兩個位置的物方視場重疊約1/3。測量點的區(qū)域應在證書中給出。7.1.7.3測量結果的處理1)點測量式光學測距測頭探測誤差(PForm.Sph.1×25:St:ODS、PSize.Sph.1×25:St:ODS)利用點測量式光學測距測頭對檢測球進行測量,測量期間光學測距測頭相對檢測球運動,并對可測量區(qū)域內均勻分布的25個測量點進行瞄準采樣,計算最小二乘擬合球。計算每一個測量點到擬合球心的距離,求最大值與最小值之差,得到點測量式光學測距測頭形狀探測誤差PForm.Sph.1×25:Tr:ODS:點測量式光學測距測頭尺寸探測誤差PSize.Sph.1×25:Tr:ODS:式中:i—測量點序號,點測量式光學測距測頭尺寸探測誤差PSize.Sph.1×25:Tr:ODS:式中:i—測量點序號,i=1,2,…,25;r—對檢測球測量25個點獲得的半徑測得值;r0—檢測球半徑的參考值;max(rir—對檢測球測量25個點獲得的半徑測得值;r0—檢測球半徑的參考值;max(ri)、min(ri)—25個測量點到最小二乘擬合球球心距離的最大值和最小值。2)面測量式光學測距測頭探測誤差(PForm.Sph.1×25:St:ODS、PSize.Sph.1×25:St:ODS)利用面測量式光學測距測頭對檢測球進行測量,測量期間光學測距測頭相對檢測球靜止。在視場內均勻選取25個小區(qū)域,按照點測量方式采樣25個測量點,計算最小二乘擬合球的球心坐標及半徑。計算每一個點到擬合球心的距離,求最大值與最小值之差,得到面測量式光學測距測頭形狀探測誤差PForm.Sph.1×25:St:ODS:PFS1×25:St:=max(ri)-min(ri)(17)面測量式光學測距測頭尺寸探測誤差PSize.Sph.1×25:St:ODS:式中:i—測量點序號,i=1,2,…,25;PSS1×25:St:ODS=r-r0(18)r—對檢測球測量25個點獲得的半徑測得值;r0—檢測球半徑的參考值;max(ri)、min(ri)—25個測量點到最小二乘擬合球球心距離的最大值和最小值。3)探測離散差(PForm.Sph.D95%:St:ODS)利用面測量式光學測距測頭對檢測球進行點云測量,刪除點云中5%的點,計算最JJF1064—202419小二乘擬合球球心坐標,計算每一個點到擬合球心的距離,求最大值與最小值之差,作為面測量式光學測距測頭探測離散差PForm.Sph.D95%:St:ODS。S=max(ri)-min(ri)(19)i—測量點序號,i=1,2,…;max(ri—測量點序號,i=1,2,…;4)平面形狀探測誤差(EForm.Pla.D95%:St:ODS)利用面測量式光學測距測頭對平面標準器進行點云測量,刪除點云中5%的點,計算最小二乘擬合平面,計算每一個點到擬合平面的距離di,求最大值與最小值之差,作為面測量式光學測距測頭平面形狀探測誤差EForm.Pla.D95%:St:ODS。P=max(di)-min(di)(20)序ini,)i=1刪,,5;后所有測量點到最小二乘擬合平面距離的最大值和最小值。5)尺寸探測誤差(PSize.Sph.1×25:St:ODS)利用面測量式光學測距測頭對檢測球進行測量,選取25個小區(qū)域按照點測量方式測量25個點,計算最小二乘擬合球直徑。則尺寸探測誤差PSize.Sph.1×25:St:ODS就是該球體的直徑測得值D與直徑參考值D0的差值:6)尺寸探測全誤差(PSize.All.Sph.1×25:St:ODS6)尺寸探測全誤差(PSize.All.Sph.1×25:St:ODS)利用面測量式光學測距測頭對標準球進行點云測量,利用點云中所有的點,計算最小二乘擬合球直徑,檢測球直徑的測得值D與參考值D0的差值作為面測量式光學測距測頭尺寸探測全誤差PSize.All.Sph.1×25:St:ODS。AS1×25:St:=D-D0(22)max(di)、min(di)—刪除5%后所有測量點到最小二乘擬合平面距離的最大值和最小值。7)萬向位置探測誤差(LDia.5×25:Art:ODS)利用安裝在旋轉測座上的面測量式光學測距測頭在五個不同角度位置測量標準球,如圖8。每一個角度姿態(tài)下,在標準球上選取25個小區(qū)域按照點測量方式測量25點,計算最小二乘擬合球,獲得5個擬合球。計算出這5個擬合球球心的最小外接球(MCS),該最小外接球的直徑就是萬向位置探測誤差LDia.5×25:Art:ODS。JJF1064—202420圖8萬向位置探測誤差的五個傳感器的位置s—檢測球;ODS—光學測距測頭8)光學測距測頭平面形狀探測誤差(EForm.Pla.D95%:Tr:ODS)用表6規(guī)定的檢測平板確定平面形狀探測誤差值。平板標準器應置于兩個位置,如圖9所示。圖9平板標準器安裝的兩個位置以點云方式測量平面,刪除點云中5%的點,利用95%的測量點計算最小二乘擬合平面,并計算這些點到擬合面的距離di,平面形狀誤差EForm.Pla.D95%:Tr:ODS:式中:i—測量點序號,i=1,2,…;EF式中:i—測量點序號,i=1,2,…;max(di)、min(di)—刪除5%后所有測量點到最小二乘擬合平面距離的最大值和最小值。JJF1064—2024217.1.8多探測系統(tǒng)誤差(PForm.Sph.n×25::MPS、PSize.Sph.n×25::MPS、LDia.n×25::MPS)7.1.8.1原理采用多探測系統(tǒng)中的每種探測系統(tǒng)測量同一個標準球,每個探測系統(tǒng)在其測量區(qū)域內均勻分布地選擇25個小區(qū)域,按照點測量方式測量25點。對各個探測系統(tǒng)所獲取的測量點采用最小二乘法分別計算擬合球心坐標,所有n個球心坐標的最小外接球直徑為多探測系統(tǒng)位置探測誤差LDia.n×25::MPS。組合所有n個探測系統(tǒng)探測測量所得到的點,PForm.Sph.n×25::MPS,以及多探測系統(tǒng)尺寸探測誤差PSize.Sph.n×25::MPS。7.1.8.2程序在坐標測量機測量范圍內選擇3個位置進行檢測,1個位置應盡量靠近標準球位置,另2個位置可通過移動坐標機的運動軸與標準球的位置發(fā)生明顯變化,最大的移動距離可達到單軸移動范圍的50%,用戶可在機器的各軸的移動范圍內選擇檢測球的放置位置。對具有n個測頭的多探測系統(tǒng),在放置標準球的每個位置,每種探測系統(tǒng)需要在標準球表面獲得25個測量點,共得到25n個測量點。當使用二維探測系統(tǒng)時,應保證25個測量點按一定的間隔均勻分開且不重疊。7.1.8.3測量結果的處理在標準球放置3個不同的位置上分別分析測量數據。對共有n套測頭的多探測系統(tǒng),每套探測系統(tǒng)采集25個探測點,各自進行無約束最小二乘擬合高斯球,由n個球心的最小外接球獲得位置探測誤差LDia.n×25::MPS。對n套測頭獲得的所有25n個探測點,采用無約束的最小二乘法得到高斯擬合球,高斯擬合球直徑與檢測球直徑參考值的偏離值為尺寸探測誤差PSize.Sph.n×25::MPS。對n套測頭獲得的所有25n個探測點,采用無約束的最小二乘法得到高斯擬合球,各探測點對對n套測頭獲得的所有25n個探測點,采用無約束的最小二乘法得到高斯擬合球,各探測點對高斯擬合球的最大半徑與最小半徑的差PForm.Sph.n×25::MPS。Sn×25::=max(ri)-min(ri)(25)r—對檢測球測量25個點獲得的半徑測得值;r0—檢測球半徑的參考值;i—r—對檢測球測量25個點獲得的半徑測得值;r0—檢測球半徑的參考值;max(ri)、min(ri)—所有測量點到最小二乘擬合球球心距離的最大值和最小值。7.2長度示值誤差及長度示值誤差重復性7.2.1長度示值誤差(E0)及長度示值誤差重復性(R0)7.2.1.1原理針對三維測頭,使用平行于主軸并且0偏置的測頭,使用符合表5要求的尺寸實物標準器,通過比較5個不同長度的標準器的參考值和指示值,評價坐標測量機是否符合規(guī)定的最大允許示值誤差E0,MPE及R0,MPE。5個尺寸實物標準器放在測量空間的7個不同的方向或位置,各測量3次,共進行105次測量。JJF1064—2024227.2.1.2程序1)在允許的極限內,用戶可以任意選擇5個不同尺寸實物標準器的7個方向和位置。如果沒有特殊要求,其中4個方位應該在測量空間的4個不同對角線方表10。表10測量空間的不同方向序號在測量空間的方向要求或缺省1沿測量空間對角線,從(1,0,0)到(0,1,1)缺省2沿測量空間對角線,從(1,1,0)到(0,0,1)缺省3沿測量空間對角線,從(0,1,0)到(1,0,1)缺省4沿測量空間對角線,從(0,0,0)到(1,1,1)缺省5平行于機器標尺,從(0,1/2,1/2)到(1,1/2,1/2)用戶要求6平行于機器標尺,從(1/2,0,1/2)到(1/2,1,1/2)用戶要求7平行于機器標尺,從(1/2,1/2,0)到(1/2,1/2,1)用戶要求注:表中參數基于假設坐標測量機測量空間的坐標(X,Y,Z),在一個角為(0,0,0),另一個對角為(1,1,1)。2)對所有7個不同的位置或方向重復下列步驟:在每個不同的方向或位置對5個尺寸實物標準器各測量3次,對外側或內側進行雙向測量。在標準器的兩個工作端面上各測量一個點,尺寸測量值為兩點間沿標準器長度方向的距離。7.2.1.3測量結果的處理1)對105個測得值計算與尺寸實物標準器的參考值之差,作為尺寸測量的示值誤差E0。只有在溫度修正功能是被測坐標測量機的正常功能時,才允許對這個值進行溫度修正。2)3次測量結果之差的最大值,是尺寸測量示值誤差的重復性R0。7.2.2長度示值誤差(E150)7.2.2.1配置使用符合表5要求的尺寸實物標準器,采用5個均勻分布的長度,裝卡在XZ平面或YZ平面的對角線。2根針尖偏置長度150mm探針在測頭兩側安裝,垂直于尺寸實物標準器長度方向。7.2.2.2程序1)根據生產商的操作條件標定2根探針;2)分別使用2根探針對尺寸實物標準器的5個長度各測量3次,獲得總共30個數據。7.2.2.3測量結果的處理計算30個測得值與尺寸實物標準器對應尺寸的參考值之差,作為E150的校準結果。JJF1064—2024237.2.3影像測頭長度示值誤差(EBV、EUV)7.2.3.1原理使用符合表5要求的尺寸實物標準器。將標準器平行于測量平面放置于視場內的任意位置。不移動影像測頭,采用瞄準刻線邊緣的探測模式測量標準器,通過同側單邊測量的測得值與標準器實際值的差值確定影像測頭單邊長度示值誤差EUV;通過不同側單邊測量的測得值與標準器實際值的差值確定影像測頭雙邊長度示值誤差EBV。7.2.3.2程序選擇短線紋尺作為標準器,最短尺寸不大于影像探測系統(tǒng)視場短邊的10%,最大尺寸不小于影像探測系統(tǒng)視場對角線的66%,共5個不同尺寸,其他尺寸應使測量長度間隔基本均勻。在允許的極限內,用戶可以任意選擇標準器的安裝位置。但應該特別注意確保不在探測系統(tǒng)標定的位置。標準器放置于影像測頭測量平面內的4個不同方向或位置。沿影像測頭視場的2個對角線方向是必須測量的位置。允許用戶選擇其余的2個,默認為坐標測量機的2個軸線方向,并位于影像測頭的視場中央。在影像測頭的測量平面安裝標準器。標準器應安裝牢固,以減小晃動引入的誤差。對5個尺寸各測量3次,對刻線的同側和至少一個對側邊緣進行測量。尺寸測量值為兩點間沿標準器長度方向的距離。7.2.3.3測量結果的處理通過同側邊緣測得值與尺寸實物標準器的參考值之差,計算每一個尺寸測量的單邊長度示值誤差EUV。通過對側邊緣測得值與尺寸實物標準器的參考值之差,計算每一個尺寸測量的雙邊長度示值誤差EBV。7.2.4二維測頭長度示值誤差及其重復性(EB、RB、EU、RU)7.2.4.1原理使用符合表5要求的尺寸實物標準器。將標準器放置于測量平面內的任意位置。移動測頭,采用瞄準刻線邊緣的探測模式測量標準器,通過同側的單邊測量的測得值與標準器實際值的差值確定二維測頭單邊長度示值誤差EU。通過對側的單邊測量測得值與標準器實際值的差值確定二維測頭雙邊長度示值誤差EB。根據標尺擺放的方向,二維測頭長度示值誤差可以標記為EUX、EUY、EUXY,EBX、EBY、EBXY。7.2.4.2程序1)在允許的極限內,用戶可以任意選擇標準器的安裝位置。標準器安裝應安裝牢固,以減小晃動引入的誤差。2)標準器放置于坐標測量機水平測量區(qū)域內的4個不同方向或位置。沿水平測量區(qū)域的2個對角線方向是必須測量的位置。允許用戶選擇其余的2個,默認為坐標測量機的2個水平軸線方向,并位于測量區(qū)域的中央。3)對5個尺寸各測量3次,分別對同側和對側進行測量。測量值為沿標準器長度方向的距離。JJF1064—2024247.2.4.3測量結果的處理通過測量值與尺寸實物標準器的約定真值之差,計算測得值與參考值的差,作為EUXY、EBXY、EUX、EUY、EBX、EBY的測量結果。所有測量的每組3個測得值之差,是對應的示值誤差重復性范圍RU、RB。7.2.5光學測距測頭長度示值誤差(EBi:Tr:ODS、EUni:Tr:ODS)7.2.5.1原理使用符合表5要求的尺寸實物標準器。通過比較5個不同長度的球心距離或平面距離指示值和參考值,評價坐標測量機光學測距測頭長度示值誤差。5個尺寸實物標準器放在測量空間的7個不同的方向或位置,各測量3次,共進行105次測量。7.2.5.2程序1)在允許的極限內,用戶可以任意選擇5個不同尺寸實物標準器的7個方向和位置。如果沒有特殊要求,其中4個方位應該在測量空間的4個不同對角線方表11。表11測量空間的不同方向序號在測量空間的方向要求或缺省1沿測量空間對角線,從(1,0,0)到(0,1,1)缺省2沿測量空間對角線,從(1,1,0)到(0,0,1)缺省3沿測量空間對角線,從(0,1,0)到(1,0,1)缺省4沿測量空間對角線,從(0,0,0)到(1,1,1)缺省5平行于機器標尺,從(0,1/2,1/2)到(1,1/2,1/2)用戶要求6平行于機器標尺,從(1/2,0,1/2)到(1/2,1,1/2)用戶要求7平行于機器標尺,從(1/2,1/2,0)到(1/2,1/2,1)用戶要求注:表中參數基于假設坐標測量機測量空間的坐標(X,Y,Z),在一個角為(0,0,0),另一個對角為(1,1,1)。2)對所有7個不同的位置或方向重復下列步驟:在每個不同的方向或位置對5個尺寸實物標準器各測量3次,對平面要素的尺寸實物標準器的對側進行雙向測量。在標準器的兩個工作端面上各測量一個點,尺寸測量值為兩點間沿標準器長度方向的距離。在每個不同的方向或位置對5個尺寸實物標準器各測量3次,對球面要素的尺寸實物標準器,測量球心距。7.2.5.3測量結果的處理對全部105個檢測量,平面要素尺寸實物標準器的外側或內側測得值計算雙向長度示值誤差EBi:Tr:ODS:式中:EBi:Tr:=LB-LB式中:LBi.meas—雙向長度測得值;LBi.cal—雙向長度參考值。JJF1064—202425對球面要素的尺寸實物標準器測得值計算單向長度示值誤差EUni:Tr:ODS:=LU-LULUni.meas—單向長度測得值;LUni.cal—單向長度參考值。7.3四軸誤差7.3.1原理通過測量安裝在旋轉工作臺上檢測球組的兩個球心坐標的變化,評價坐標測量機的測量能力是否符合規(guī)定的最大允許誤差(FR,MPE、FT,MPE、FA,MPE)。檢測球中心位置在旋轉工作臺上的工件坐標系中:對于一臺理想的四軸坐標測量機,在工作臺旋轉時,檢測球的中心位置應保持恒定。每個檢測球中心由三個方向確定:徑向、切向和軸向。安裝在工作臺上的每個檢測球中心在工作臺的不同角位置處進行一系列測量。分別計算每個檢測球在三個方向示值誤差(FR、FT、FA)的最大和最小測量結果的范圍。7.3.2程序將檢測球A安裝在旋轉工作臺上半徑r處(r的取值見表12),盡量靠近工作臺表面。將檢測球B安裝在旋轉工作臺上,半徑與檢測球A相同,盡量在工作臺表面對徑位置,高度為Δh,見表12和圖10。檢測球的安裝必須足夠牢固,以避免晃動或彎曲變形引起的誤差,特別是旋轉工作臺軸線為水平時。在旋轉工作臺上定義一個直角工件坐標系(見圖10),滿足下列條件:a)檢測球B(遠離工作臺表面)的中心建立坐標系原點;b)基準軸Z必須平行于旋轉工作臺的軸線;c)第二軸X必須在包含基準軸Z和檢測球A中心的平面內。注:第三軸Y定義正切方向。注:圖中的X、Y、Z符號用于說明與旋轉工作臺的關系,不需要與機器軸符號一致。圖10檢測球在旋轉工作臺上的位置,用于驗收檢測和校準JJF1064—202426表12檢測球在旋轉工作臺上的位置組合序號高度差h/mm半徑r/mm12002002400200340040048004005800800注:應選擇上述組合之一。注:表12中規(guī)定的高度和半徑是為了便于比較不同的坐標測量機。建立工件坐標系后開始測量:在原點(位置0)測量檢測球B中心。用戶可以選擇旋轉工作臺的任何非零角位置作為表13中的位置0。注:為了清晰,檢測球A的位置未標出。圖11配置轉臺軸線作為第四軸的坐標測量機校準和驗收檢測中三個四軸誤差(FRB、FTB、FAB)的三維示意圖r—檢測球B到旋轉工作臺軸線的半徑;hB—檢測球B中心到旋轉工作臺工件裝卡表面的高度旋轉工作臺順序旋轉到7個角位置,在每個位置測量檢測球A的中心。建議7個測量位置包含至少從起始位置起的720°的位置。然后旋轉工作臺反方向旋轉到7個角位置,測量檢測球A的中心。當旋轉工作臺回到起始位置,作為位置14,同時測量兩個檢測球。然后旋轉工作臺在相同方向旋轉到7個角位置,并從相反的方向旋轉到7個角位置。在每個位置測量檢測球B。當旋轉工作臺旋轉到初始位置時,作為位置28,測量兩個檢測球(見表13)。JJF1064—202427注:1200mm的值使1'的角度誤差約等于1μm線性誤差。為了評價不同測量空間的機器,適合不同機器測量大型工件公差要求的能力(例如:工件大于工作臺尺寸),上述測量過程引起的誤差與使用的高度和距離近似成比例。2在坐標測量機測量范圍內,用戶可以選擇生產商規(guī)定范圍內的任何旋轉工作臺的載重、位置和方向。3有些坐標測量機使用旋轉工作臺作為擴展測量空間的工具。在這樣的坐標測量機上,起始角位置必須保證可以同時測量兩個檢測球。表13旋轉工作臺缺省名義角位置位置序號角位置(°)坐標測量值檢測球A檢測球BW1W2XAYAZAXBYBZB000XA0YA0=0ZA0XB0=0YB0=0ZB0=0175135XA1YA1ZA1———2125225XA2YA2ZA2———3175315XA3YA3ZA3———4385405XA4YA4ZA4———5410540XA5YA5ZA5———6510630XA6YA6ZA6———7820810XA7YA7ZA7———8510630XA8YA8ZA8———9410540XA9YA9ZA9———10385405XA10YA10ZA10———11175315XA11YA11ZA11———12125225XA12YA12ZA12———1375135XA13YA13ZA13———1400XA14YA14ZA14XB14YB14ZB1415-75-135———XB15YB15ZB1516-125-225———XB16YB16ZB1617-175-315———XB17YB17ZB1718-385-405———XB18YB18ZB1819-410-540———XB19YB19ZB1920-510-630———XB20YB20ZB20JJF1064—202428表13旋轉工作臺缺省名義角位置(續(xù))位置序號角位置(°)坐標測量值檢測球A檢測球BW1W2XAYAZAXBYBZB21-820-810———XB21YB21ZB2122-510-630———XB22YB22ZB2223-410-540———XB23YB23ZB2324-385-405———XB24YB24ZB2425-175-315———XB25YB25ZB2526-125-225———XB26YB26ZB2627