坐标测量机校准装置

1、计量标准技术报告坐标测量机校准装置量标准负责填写日期一、建立计量标准的目的二、计量标准的工作原理及其组成三、计量标准器及主要配套设备四、计量标准的主要技术指标五、环境条件六、计量标准的量值溯源和传递框图七、计量标准的稳定性考核八、检定或校准结果的重复性试验九、检定或校准结果的不确定度评定十、检定或校准结果的验证H、结论十二、附加说明一、建立计量标准的目的为了增强计量标准的治理,进一步标准计量标准的考核工作,保证国家计量单位制的统一和量值传递的一致性、准确性,为国民经济和社会开展以及计量监督治理提供准确的检定、校准数据或结果.二、计量标准的工作原理及其组成采用量块作为尺寸实物标准器,用坐标测量机

2、测量量块,进而测量坐标测量机示值误差.通过确定测量点到最小二乘拟合球心距离的范围,评价三维探测误差是否符合规定的最大允许探测误差.组成局部为量块、标准球、环规等.三、计量标准器及主要配套设备名称型号测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差制造厂及出厂编号检定周期或复校间隔检定或校准机构量块(6001(600103'专计000)nun：00)mm量5块组标准量块(12550(125503等0)mm；80)mm器块组量块(Two)mm：38块(T100)3等组mm直径0.2Pm主标准球25mm/仁2)圆度0.03网要32)配套设环规61&nn/£0.9um,k=2备测量

3、范围：(11000)mm最大允许误差：3等五、环境条件序号工程修求实际情况结论1温度用户规定用户规定合格23456级计量器具本级计量器具下级计量器选取一坐标测量机,在装置正常的工作条件下,用600mm量块对坐标测量机测量,等精度直接重复测量10次,各次测量结果如下:时间2021年1月(mm)2021年二月(mm)2021年三月(mm)2021年四月(mm)600.0010600.0011600.0011600.0011测600.0010600.0011600.0011600.0011600.0010600.0011600.0011600.0011600.0010600.0011600.0011

4、600.0011600.0010600.0011600.0011600.0011量600.0010600.0011600.0011600.0011600.0010600.0011600.0011600.0011600.0010600.0011600.0011600.0011600.0010600.0011600.0011600.0011列600.0010600.0011600.0011600.0011平均值600.0010600.0011600.0011600.0011平均值最大的为600.0011mm,最小的为600.0010mm,两者之差为0.lum,作为该计量标准在该时间段内的稳定性.注

5、：应当提供?计量标准的稳定性考核记录?O选取一坐标测量机,在装置正常的工作条件下,用量块在坐标测量机同一位置,重复测量10次,各次测量偏差结果如下：测量次数X,(um)11.021.031.041.051.061.071.081.091.0101.0X1.0Z54)2其实验标准差S=1上=0um<0.02mn,测得的重复性满足检定或校准77-1结果的测量不确定度的要求.注：应当提供?计量标准的重复性考核记录?O九、检定或校准结果的不确定度评定坐标测量机尺寸测量示值误差不确定度评定1测量过程简述1.1 测量依据：JJF1064-2021校准标准.1.2 测量环境条件：校准时由用户规定,验收

6、检测中按合同规定.1.3 测量标准：端度测量仪器检定装置,最大允许误差MPE:±0.05+0.5L|.im1.4 被测对象：坐标测量机2数学模型irE=u2£cap+/£a+H2£t+u'£align+u'£fixi£cal标准器的校准误差；£a标准器的热膨胀系数引起的E误差；£i输入的标准器温度引起的E误差；£9标准器定向引起的E误差；£向一一标准器装卡稳定性引起的E误差；3测量不确定度分量3.1 £.为标准器校准值乙,的标准不确定度.£山=UJk

7、其中：U山为标准器校准证书上注明的扩展不确定度；k为标准器校准证书上注明扩展不确定度的扩展因子.3.2 u£a为标准器热膨胀系数&引起E的标准不确定度,根据标准器的校准证书确定标准不确定度值.本参数只有当被校坐标测量机要求输入热膨胀系数时才需要考虑.对于没有温度修正功能的坐标测量机,此项不需要考虑,即认为£a二0.u£aLxIt-20*CIxiia其中：L为标准器长度；t为测量时标准器的温度；“(a)为标准器热膨胀系数引起的£标准不确定度.式中t应在每个测量位置分别确定.3.3 (£)为标准器温度测量引起N的标准不确定度.由于标准器的温

8、度测量时坐标测量机上的功能,测量误差是坐标测量机示值误差的一局部,与校准方法无关,不予单独考虑.当被校坐标测量机有温度补偿功能,此项不确定度不予考虑.只有当被校坐标测量机具有温度补偿功能,但标准器的温度值是由校准方的温度测量系统获得的,此时：(%)=Law(t)其中：L为标准器长度；a为标准器的热膨胀系数；(t)为标准器温度值的标准不确定度.评估(t)时,应考虑温度测量系统的校准不确定度和测量期间温度的变化范围.操作时应保证传感器与标准器的良好接触.3.4u(align)为标准器定向误差引起少的标准不确定度定向误差产生的影响包括：余弦误差：测量线偏离实际方向；平行性误差：测量点偏离应该测量的位

9、置.应根据以下规定监理标准器的方向参数,使本项不确定度可以忽略：a)正确理解标准器的定向方法和程序规定.例如ISO3650定义了量块的型式.在使用量块作为标准器时,即使为了方便,量块已经安装在一起了,量块的方向也应分别确定.b)仔细设计建立标准器方向的测量点分布方案.应尽量使用经过良好抛光的表面.应防止形状误差造成的影响.3.5(£皿)为标准器装卡稳定性引起£的标准不确定度装卡可能引起标准器的变形或受到探测力时晃动.装卡稳定性产生的影响包括：测量面的平行性误差增大；用于定义标准器轴线的数据变差,增大了定向和定位的误差；当测量面上的测量点偏离标准器对称线,示值将变大或变小.应

10、根据以下规定装卡标准器,使本项不确定度可以忽略：不要过分用力,以防止不必要的变形；a根据标准器的设计选择装卡位置,以减小变形的影响.尽量遵守制造商的装卡建议.当标准器对中央线对称时,艾利点L/6通常是比拟好的选择；b支撑实物标准器的底座对于减小变形非常重要.当无法实现完全的定位,底座应使过定位保持在最低限度；c当标准器和底座之间的温度差很大时例如等温时间过短或材料差异很大时,应放置足够的时间后,再进行固定,以减少温度变化的影响；d支撑在测量方向上的刚性必须足够,这包括将标准器固定到坐标测量机工作台上的各个环节,例如：底座、支架、坐标测量机的压紧装置等.4标准不确定度分量表标准器与被校准坐标机的

11、技术参数见表1.表1标准器与被校准的坐标测量机技术参数坐标测量机测量范围MPE?MPEr1000mmX900mmX600mm0.6um±0.5um+10-3L/750具备材料温度自动补偿功能、采用微探测力平衡探测系统检测球形状误差校准值F0.03±0.2urn量块尺寸校准不确定度CTE热膨胀系数量块等级：0级0.1umO.25X10L10.9±0.35XIOK1被校准坐标测量机的空间对角线的长度为1494mm,最短的长度尺寸取30mm,那么最长的长度尺寸不能少于986mm,取1000mm作为最大尺寸.考虑到轴向工作范围,所有选用的尺寸及不确定度值见表2表2选用量块

12、尺寸及不确定度值L/mm301252505006007001000双£ca,/um0.110.130.160.230.250.280.35不确定度E按下式评估:"E=/,/+/分+1十£P+lJ£ai$n+l/£fixt4.1 标准器校准值的标准不确定度.3该不确定度分量由标准器的校准证书给出,计算值见表3«=2.表3选用尺寸与其标准不确定度值,&L/mm301252505006007001000u(/)/jim0.050.070.080.110.130.140.184.2 标准器热膨胀系数的标准不确定度分由于坐标测量机具有材

13、料温度补偿功能,该分量需要考虑,校准者需要输入标准器的材料热膨胀系数,CTE=lO.QXlOK-'o标准不确定度u%按下式评估：%=Lx|t-20|xa校准过程中,量块温度的变化范围为20.3120.78C,取范围的上限代入上式,卜-20|=0.78oa取自量块的生产商,由膨胀系数变化量的半宽除以包含因子k=2,对不同尺寸的量块,分估算于4.表4选用尺寸与热膨胀系数的标准不确定度“L/mm301252505006007001000u(fa)/um0.000.020.030.070.080.100.144.3标准器温度测量的标准不确定度“耳被校准的坐标测量机自带温度探测器,该项不确定度不

14、考虑,=0.4.4标准器定向误差引入的标准不确定度灯恸标准器定向的方法应与其尺寸校准一致,即保证坐标测量机的测量长度方向与量块中心长度的方向一致由ISO3650定义.建立工件坐标系,坐标系的一条轴线与量块工作面垂直.沿该坐标轴的坐标差值作为点到点的距离,取点时应尽量探测工作面的中央位置.有时为了方便已将量块组合在一起装夹,需要对每个量块单独定向.注：实际工作中,要建立完整的坐标系,坐标测量机软件定义第一条轴线时,还需要确定其方向和在工件而上的原点位置,通常以量块的侧面为测量基准.这种情况与不确定度无关,在此不做讨论.不确定度/侬的评估如下式：.酊=JJaQ+UGi其中.的计算考虑如下方面：工作

15、面宽为9mm,避开倒角后,工作面在宽度方向的定向距离1怔=6mm；实际的探测误差P=0.45pm,那么P=P/疵=0.13pm：考虑到实际定向方法与量块尺寸的校准一致,那么P".=0.不确定度uecos=2血义"尸；“、c°l=2及Lalign6高准确探测系统探测误差很小,不确定度"可以忽略.对于0级量块,长度变化量tv为0.l|.imo.4pm,平行度影响量的不确定度分量weparall按下式计算：eparall=%/疵,见表5.表5选用尺寸与不确定度分量“eparallL/mm301252505006007001000tr/Um0.100.140.1

16、60.250.250.300.40ueparall"山0.030.040.050.070.070.090.12注：P是由多方向测量获得,长度变动量3也是针对量块全工作面,超过了实际使用区域.为简化起见,按上面的公式评估,将会使不确定度uP和ueparall估大.如果估算得到的uE偏大,可以按JJF1130中的PUMA方法反复逼近,得到合理值.4.5标准器装卡稳定性引入的标准不确定度u£四每个量块都按艾利点支撑标记于侧面,并采用只施加横向力的平衡装夹装置,装夹没有变形,检测时防止任何晃动.为减少热变形,在充分等温后再锁紧.实际探测系统施加的探测力几乎为零,将指示计对准量块的一

17、端,探测量块另一端,得到的读数A4=0.04um,ALp2=0.03umo标准器装卡稳定性引入的标准不确定度为：Oxi=|乂-|"piI+|52|=°.74.6不确定度一览表“E=JuX,2+/+u&+ir6那么+/,xP+u'与5测量不确定度报告表6坐标测量机不确定度一览表不确定度计量单位：um测量长度/mm301252505006007001000£cal0.050.070.080.110.130.140.18u%0.000.020.030.070.080.100.14J/UMalign0.030.040.050.070.070.090.12J

18、i*0.070.070.070.070.070.070.07U£k0.020.020.020.020.020.020.02uE0.090.110.120.160.180.210.27E0.190.220.250.330.370.410.54对于最短的量块,长度测量结果的扩展不确定度E与MPEf的比值为35%,于最长的量块,该值为29%时,可以认为测量水平足够.坐标测量机探测误差不确定度评定1测量过程简述1.1 测量依据：JJF1064-2021校准标准.1.2 测量环境条件：校准时由用户规定,验收检测中按合同规定.对1.3 测量标准：端度测量仪器检定装置,最大允许误差MPE:±(0.05+0.5L)Rm1.4 被测对象：坐标测量机2数学模型a(P)=J(?)2+M(F)(P)探测误差测量结果的标准不确定度；F本标准球证书给出的检测球形状误差的数据；(F)形状误差值的标准不确定度；本标准球证书给出的检测球形状误差的测量不确