三坐标测量机校准规范

1、坐标测量机校准规范介绍 国内外有关坐标测量机的校准及标准简 介 坐标测量机校准规范JJF 10642000介绍 各类校准方法的比较 国内外坐标测量机的标准及规范 一、标准及规范一、标准及规范 VDI/VDE2617 德国工程师协会关于三坐标测量机的精度特性及其检验 CMMA-1989 坐标测量机生产商协会关于坐标测量机的检验规范 BSI BS 6808 英国标准研究院关于坐标测量机性能检验的方法 JIS B 7440-1987 日本“三坐标测量机的精度实验方法” B89.1.12M-1985 美国国家标准研究院发布的坐标测量机性能评定的推荐 标准 ISO10360-2：1994 国际标准化组织

2、发布的“坐标测量机性能评定” JJG799-92 中华人民共和国三坐标测量机检定规程（试行） GB/T16857.2-1997 中华人民共和国国家标准“坐标测量机的性能评定” JJF1064-2000 中华人民共和国国家计量校准规范“坐标测量机校准 规范” 二、六项国际标准二、六项国际标准 ISO/TR 103601：1994 坐标计量学第1部分：定义，基本几何原则的 应用 ISO/103602：1994 坐标计量学第2部分：坐标测量机（CMM）的性 能评定 ISO/DIS 103603：1994 坐标计量学第3部分：回转轴为第四坐标的 坐标测量机的性能评定 ISO/CD 103604：199

3、5 坐标计量学第4部分：扫描型坐标测量机的性 能评定 ISO/CD 103605：1995 坐标计量学第5部分：具有复合多测头探测系 统坐标测量机的性能评定 ISO/CD 103606：1995 坐标计量学第6部分：坐标测量几何要素评定 软件的检验一致性 坐标测量机校准规范 本规范经国家质量技术监督局于2000年03月07日批准 并自2000年07月01日起执行 归 口 单 位：全国几何量长度计量技术委员会 主要起草单位：中国计量科学研究院 参加起草单位：青岛前哨朗普测量技术有限公司 中国航空机密机械研究所 机械科学研究院 本规范委托全国几何量长度计量技术委员会负责解释 JJF1064-200

4、0 代替JJG799-1992 坐标测量机校准规范目录 范围 引用文献 术语和定义 概述 计量性能要求 校准条件 校准项目和校准方法 复校时间间隔 附录F 中间检查 坐标测量机校准规范介绍 1、范围、范围 本规范适用于使用接触式测头的正交坐标系坐标测量机的校准。不包括对坐标测量机上的旋转工作台的校准。 2、引用文献、引用文献 中华人民共和国国家标准 GB/T 16857.21997 eqv ISO 103622 :1994 坐标计量学第二部分：坐标测量 机的性能评定 中华人民共和国计量检定规程 JJG 146 1994 量块 中华人民共和国计量技术规范 JJF 1001 1998 通用计量术语

5、及定义 中华人民共和国计量技术规范 JJF 1059 1999 测量不确定度评定与表示 中华人民共和国国家标准 GB/T 154811995 校准和检验实验室能力的通用要求 3、术语和定义、术语和定义 3.1坐标测量机 3.2坐标测量机的校准 3.3坐标测量机的示值误差 3.4坐标测量机的测量方案 3.5坐标测量机面向任务的校准 3.6长度实物标准器 3.7坐标测量机长度测量的示值误差 3.8坐标测量机轴向长度测量示值误差 3.9探测误差 4、概述、概述 5、计量性能要求、计量性能要求 5.1 长度测量最大允许示值误差（MPEE）： 以下列三个表达式的任一式表达： MPEE = (A+L/K)

6、 B ( 见图1 )(1) MPEE = (A+L/K) ( 见图2 )(2) MPEE = B ( 见图3 )(3) 式中：A 常数项，m，由坐标测量机制造商提供或由用户根据需要确定； L被测长度，mm; K无量纲常数，由坐标测量机制造商提供或由用户根据需要确定； BMPEE 的最大值，m，由坐标测量机制造商提供或由用户根据需要确定。 5.2 轴向长度测量最大允许示值误差（MPEE1）： 以下列三个表达式的任一式表达： MPEE 1= (A1+L/K1) B1 ( 见图1 )(4) MPEE1 = (A1+L/K1) ( 见图2 )(5) MPEE1 = B1 ( 见图3 )(6) 5.3

7、最大允许探测误差（MPEP）： MPEP，以m为单位 ，是坐标测量机探测误差允许的最大值，由坐标测量机制造商提供或由用户根据需要 确定。 7、校准条件、校准条件 7.1 标准器 7.1 .1长度测量标准器 经校准的量块、步距规或球（孔）板等。 7.1 .2探测误差测量标准器 经校准的标准球。直径在 10mm 至 50mm ，其形状误差应优于被测坐标测量机最大允许探测误差的1/5。 本项校准不应使用随机配备的、用于测头标定的球。 7.2 激光干涉仪位置测量系统的不确定度应小于最大允许位置示值误差的1/5。 7.3 环境条件 7.3 .1环境条件要求 环境温度20C。环境温度的偏差，变化的时间梯度

8、和空间梯度应在生产商规定的允许范围内。 环境振动应在生产商规定的允许范围内。 7.3 .2环境条件的测量 实验室环境温度应有记录。校准时需检查至当日的一周温度记录。 测量过程中应测量和记录坐标测量机的温度变化和温度梯度的情况。测量点应不少于4点，分布在不同方 向和不同高度。 8、校准项目和校准方法、校准项目和校准方法 8.1 .2 使用量块进行长度测量示值误差校准（如下图所示） Z Y X A. 探针在制造商规定范围内任意配置 B. 标准器的方位7个不同方位，至少包含四个空间对角线方向。 C. 量块数及长度的选择每个方位用五块量块，最大长度不小于测量空间对角线长度的66%；最小长度 不超过30

9、mm; 其他量块长度间隔基本均匀。 例：ZC8645 对角线长=1100 66%726 选 800 mm *应理解为：不小于被测方位最大长度的66% D. 标准器长度方向的确定： 常数A较小的：用工作面确定长度方向。 常数A较大的：用标准器的侧面确定长度方向。 E. 长度测量值量块两个工作面上两点间沿标准器长度方向的距离。 F . 测量次数每方位五量块，每一量块测3次（组），共得35组105个长度测量值。 G . 校准结果的处理对所有105个长度测量值计算其E和E1 a.标准器的校准值（带修正量的值）作为约定的真值。 b. 坐标机有修正系统误差的软件，可以对示值进行系统误差修正； 当用户具备了

10、规定的环境条件时， 除测量机数据处理系统原有误差自动修正外，不允许对计算机输 出结果进行温度或其他因素的人工 修正； 当被测测量机软件带有温度修正功能时，可以进行修正，如需人工输入温度值，只能在测量前输入。 H. 综合性的评定 长度测量示值误差 E 不大于最大允许示值误差MPEE 轴向长度测量示值误差E1不大于轴向长度最大允许示值误差MPEE1 35组长度测量值，允许最多有5组，其中三次重复测量中有一次超出制造商规定的E值。对超差的测 量长度，在相应的方位重复测10次。 *标准器的最大长度超过1000mm 时，如何处理。 a. 所需标准器大于1m，但大于最长运动轴长度的1/2。 即最长轴小于2

11、 m，测12个方位，对角线至少6个方位。 b. 最长轴大于2m的测量机，除测12个方位外，同时要用激光干涉仪补充进行三个轴向位置示值误差的测量。 测量方位如图4 a.三个轴向，测六个位置 X3，Y2，Z1。 b. 每条线在全长上均匀测10个间隔。 c. 往返测三次 。 d. 可以进行误差修正。 e. 修正后的任何一点应在制造商规定的最大允许位置示值误差范围内。 8.1 .3 通过球（孔）板进行长度测量示值误差校准 注：交付验收时，不用此法， 避免与国家标准产生矛盾。 8.2 探测误差的校准 探针位置按制造商限定范围任意配置，一般用20mm的测杆。 校准过程在标准球上选取25个探测点进行探测，探

12、测点须均布。 探测点建议：极点上一点；极点下30 4点均布；极点下60 8点均布，相对上组旋转22.5 ；极点下90 12 点均布，相对前一组旋转20 。 结果处理：用25个测量值计算出最小二乘球中心，求出25个测点到球心的距离R，P=RMAX-RMIN 综合性评定：探测误差P不大于最大允许探测误差MPEP，允许重复再测一次。 检测量块量块实测误差实测误差实测误差最大允许 位置名义值修正值112233误差误差 mmmmmmmmmmmmmm 7001.1699.9993-1.8699.9992-1.9699.9992-1.91.94.3 500-1.0499.99900.0499.99910.1

13、499.99900.00.13.7 14001.1400.0004-0.7400.0005-0.6400.0007-0.40.73.3 2000.1199.9999-0.2200.0000-0.1200.00030.20.22.7 300.130.00050.430.00070.630.00080.70.72.1 500-1.0499.99940.4499.99940.4499.99940.40.43.7 4001.1400.00241.3400.00251.4400.00261.51.53.3 2300-0.6300.00081.4300.00101.6300.00111.71.73.0 2

14、000.1200.00141.3200.00161.5200.00161.51.52.7 300.130.00030.230.00030.230.00020.10.22.1 500-1.0499.9981-0.9499.9982-0.8499.9981-0.90.93.7 4001.1399.9993-1.8399.9994-1.7399.9995-1.61.83.3 3300-0.6299.9978-1.6299.9980-1.4299.9977-1.71.73.0 2000.1199.9991-1.0199.9993-0.8199.9994-0.71.02.7 300.130.00070.

15、630.00080.730.00090.80.82.1 7001.1700.0007-0.4700.0008-0.3700.0005-0.60.64.3 500-1.0499.9986-0.4499.9986-0.4499.9982-0.80.83.7 4 4 4001.1400.0002-0.9400.0005-0.6400.0005-0.60.93.3 2000.1200.00030.2200.00030.2200.00050.40.42.7 300.130.00090.830.00111.030.00100.91.02.1 7001.1699.9999-1.2700.0000-1.169

16、9.9997-1.41.44.3 500-1.0499.9976-1.4499.9979-1.1499.9979-1.11.43.7 5 5 4001.1400.0002-0.9400.0005-0.6400.0007-0.40.93.3 2000.1199.9998-0.3199.9999-0.2200.00040.30.32.7 300.130.00100.930.00141.330.00151.41.42.1 7001.1700.00261.5700.00261.5700.00261.51.54.3 500-1.0499.9987-0.3499.99930.3499.99930.30.3

17、3.7 6 6 4001.1400.0003-0.8400.0006-0.5400.0010-0.10.83.3 2000.1200.00010.0200.00040.3200.00100.90.92.7 300.129.9993-0.829.9997-0.429.9996-0.50.82.1 7001.1700.00120.1700.00150.4700.00140.30.44.3 500-1.0499.99900.0499.99910.1499.99910.10.13.7 7 7 4001.1400.00221.1400.00251.4400.00221.11.43.3 2000.1200

18、.00151.4200.00161.5200.00151.41.52.7 300.130.00121.130.00141.330.00151.41.42.1 探 测 误 差 ： 1.2 m 。 检检 测测 结 结 果 果 检测报告实例： 9、复校时间间隔、复校时间间隔 复校（检定）周期：建议为1年 当中间检查发生突变时，应及时查明原因，排除故障重新校准。 附录附录F 中 间 检 查 在坐标测量机复校间隔内进行定期中间检查是坐标测量机用户的责任。其作用是确认校准的有效性。中间检查是 使用简单工具了解坐标测量机性能的变化。长度测量误差和探测误差可以作为中间检查的指标。 长度测量误差的中间检查可以使

19、用各种明确定义了特征参数的标准器。标准器的特征参数必须稳定，机械结构坚 固，表面粗糙度不应显著影响测量不确定度。根据坐标测量机的测量任务，建议选择下列标准器： 量块球立方体 球板或孔板；球棒 能够体现典型几何特征参数的特制标准器。 探测系统的中间检查与校准过程相同，见本规范的相应部分。 为了估计长度测量误差的校准状态，至少测量校准中的4个位置（每次至少1个位置）。这 些位置是可能产生较大长度测量误差的位置。探针长度与校准过程中的一样。 在校准结束后，应该立即由坐标测量机用户在校准条件下进行一次中间检查。以后的测量 误差可以与这个“标准条件下”的结果进行比较，长度测量误差的变化反映了坐标测量机状

20、态 的变化。 中间检查测量的间隔应该不超过1个月，通过标准球测量决定探测误差的检验应该每天或每 周进行。在怀疑碰撞、环境温度发生突然的或剧烈的变化，以及对坐标测量机准确度状态有怀 疑时，应该立即进行中间检查测量。 坐标测量机的国家标准与规范的差异坐标测量机的国家标准与规范的差异 GB/T16857.21997JJF10642000 时间1997.62000.3 适用范围明确规定性能评定的三种检测方法：验 收检测；周期复检；中间检测 适用于坐标测量机的校准 性能表示a. 长度测量示值误差（E）三个表达式： E=A+L/KB； E=A+L/K； 无图示 E=B b. 探测误差（R） a. 长 度

21、测 量 最 大 允 许 示 值 误 差 （ MPEE） 三 个 表 达 式 ： MPEE = (A+L/K) B ； MPEE = (A+L/K) ； 有图示 MPEE = B b. 轴向长度测量最大允许示值误差（MPEE1）三个表达式： MPEE 1= (A1+L/K1) B1； MPEE1 = (A1+L/K1) 有图示 MPEE1 = B1 c. 最大允许探测误差（MPEP） 量块的方位由用户任意选定 7 个方位a. 7 个方位至少应包含四个空间对角线方位。 b. 最长量块超过 1m，最长轴小于 2m 的测量机增加测量方位 12 个，其中至少有 6 个空间方位。 c. 2m 以上测量机测

22、 12 个方位同时用激光测 6 个位置示值误差。 实物标准器量块或步距规量块、步距规、球板、孔板 实物标准器的 精度要求 a. 标准器的不确定度小于 E 值的 20% b. 标准球直径 10-50mm，通常采用直 径不超过 30mm 的球。 a. 没有明确要求。 b. 标准球直径 10-50mm. 标准球的方位 及触测位置 随机取 25 个典型点，点在半球上尽量均 匀。半球的方位由用户选定。 半球方位由用户选定，建议 25 点分四层均布。 环境条件以附录表格形式提出对环境温度特别重视，一周温度记录空间测温不少于四点 几类校准方法的比较 GB/T16857.2ISO10360-2CMMAVDI/VDE2617 535 66%3/41m4L/5 30mm1/3L/10 1/2L/5 2L/5 3L/5 E 20 % 7 U1U2U313 1013x5x 10650 4 3 1 13 B89简介：简介： 三项技术指标： 1、重复性：把标准球放置在工作区中心，然后四点测球，求中心坐标，算出球心的变动范 围。 轴向重复性 -4 -