三坐标测量机技术校准规范

更新时间：2012-08-09 点击次数：6829

三坐标测量机技术校准规范

依中华人民共和国国家计量校准规范“三坐标测量机校准规范”<< JJF 1064－2000>>

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

1、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

中华人民共和国国家标准 GB/T 16857.2—1997 eqv ISO 10362—2 :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 15481—1995 校准和检验实验室能力的通用要求

3、计量性能要求

3.1 长度测量zui大允许示值误差（MPEE）：

MPEE = ± （A+L/K）见下图

式中：A—— 常数项，mm，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；

B——MPEE 的zui大值，mm，由坐标测量机制造商提供或由用户根据需要确定。

3.2 轴向长度测量zui大允许示值误差（MPEE1）

MPEE1 = ± （A1+L/K1）见下图

3.3 zui大允许探测误差（MPEP）：

MPEP，以mm为单位，是坐标测量机探测误差允许的zui大值，由坐标测量机制造商提供或由用户根据需要确定。

4、校准条件

4.1 长度测量标准器:“经校准的量块”

4.2 环境条件

4.2 .1环境条件要求

1．设备应安装于避光、避潮、避震及无尘恒温室内；

2．不受腐蚀性气体、可燃气体、油雾和微粒侵袭。

3．外接电源220 V，50Hz，可靠接地，接地电阻小于4欧姆，并标配500W UPS稳压电源。

4．温度要求：温度（20±2）℃，温度梯度1℃/m ，温度变化 1℃/h

5．湿度要求：湿度30%-65% ，

6. 供气压力：0.4 MPa - 0.5 Mpa

7．供气流量：100 L/min – 120 L/min

4.2 .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。

5、校准项目和校准方法

5.1使用量块进行长度测量示值误差校准（如下图所示）

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——每个方位用三块量块，zui大长度不小于测量空间对角线长度的66%；zui小长度不超过200mm; 其他量块长度间隔基本均匀。

*应理解为：不小于被测方位zui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。（上图一）

常数A较大的：用标准器的侧面确定长度方向。（上图二）

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——每方位三量块，每一量块测3次（组），共得21组63个长度测量值。

G .校准结果的处理——对所有63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.三坐标测量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zui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zui大允许示值误差MPEE1

— 21组长度测量值，允许zui多有3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。

5.2 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，探测点须均布。

探测点建议：极点上一点；极点下30 º 4点均布；极点下60 º 8点均布，相对上组旋转22.5 º ；极点下90 º 12点均布，相对前一组旋转20 º 。

结果处理：用25个测量值计算出zui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zui大允许探测误差MPEP，允许重复再测一次。

6、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

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

三坐标测量机的国家标准与规范的差异

GB/T16857.2—1997	JJF1064—2000
时间	1997.6	2000.3
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/K£B； E=A+L/K；无图示 E=B b. 探测误差（R）	a. 长度测量zui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zui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. zui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. zui长量块超过1m，zui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

各类标准的性能指标实例：

B89性能指标（美国标准）用RenishawTP2-5五方向测头作标准性能测试

线性位移X-Axis（mm）4.4 （.00017”）

精度Y-Axis（mm）5.2 （.00020”）

Z-Axis（mm）3.8 （.00015”）

空间性能

（mm） 8.8 （.00035”）

球棒长度（mm） 550 （21.6”）

重复性（mm） 3.3 （.00013”）

VDI/VDE 性能指标（欧洲标准）

U1 （mm）3.5+3.9L/1000

U3 （mm） 3.8+4.1L/1000

L=以mm为单位的测量长度

ISO 10360-2性能指标

E: （mm）3.8+L/245

R: （mm） 6.2

JIS性能指标（日本标准）

U1 X: （mm） 3.5+3.9L/1000 £5.5

U1 Y: （mm） 3.5+3.9L/1000 £6.6

U1 Z: （mm） 3.5+3.9L/1000 £5.5

U3: （mm） 3.8+4.1L/1000 £5.9

L=以mm为单位的测量长度

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