坐標測量機校準裝置

1、計量標準技術報告坐標測量機校準裝置量標準負責填寫日期一、建立計量標準的目的二、計量標準的工作原理及其組成三、計量標準器及主要配套設備四、計量標準的主要技術指標五、環(huán)境條件六、計量標準的量值溯源和傳遞框圖七、計量標準的穩(wěn)定性考核八、檢定或校準結果的重復性試驗九、檢定或校準結果的不確定度評定十、檢定或校準結果的驗證H、結論十二、附加說明一、建立計量標準的目的為了增強計量標準的治理,進一步標準計量標準的考核工作,保證國家計量單位制的統(tǒng)一和量值傳遞的一致性、準確性,為國民經(jīng)濟和社會開展以及計量監(jiān)督治理提供準確的檢定、校準數(shù)據(jù)或結果.二、計量標準的工作原理及其組成采用量塊作為尺寸實物標準器,用坐標測量機

2、測量量塊,進而測量坐標測量機示值誤差.通過確定測量點到最小二乘擬合球心距離的范圍,評價三維探測誤差是否符合規(guī)定的最大允許探測誤差.組成局部為量塊、標準球、環(huán)規(guī)等.三、計量標準器及主要配套設備名稱型號測量范圍不確定度或準確度等級或最大允許誤差制造廠及出廠編號檢定周期或復校間隔檢定或校準機構量塊(6001(600103'專計000)nun：00)mm量5塊組標準量塊(12550(125503等0)mm；80)mm器塊組量塊(Two)mm：38塊(T100)3等組mm直徑0.2Pm主標準球25mm/仁2)圓度0.03網(wǎng)要32)配套設環(huán)規(guī)61&nn/£0.9um,k=2備測量

3、范圍：(11000)mm最大允許誤差：3等五、環(huán)境條件序號工程修求實際情況結論1溫度用戶規(guī)定用戶規(guī)定合格23456級計量器具本級計量器具下級計量器選取一坐標測量機,在裝置正常的工作條件下,用600mm量塊對坐標測量機測量,等精度直接重復測量10次,各次測量結果如下:時間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測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平均值最大的為600.0011mm,最小的為600.0010mm,兩者之差為0.lum,作為該計量標準在該時間段內的穩(wěn)定性.注

5、：應當提供?計量標準的穩(wěn)定性考核記錄?O選取一坐標測量機,在裝置正常的工作條件下,用量塊在坐標測量機同一位置,重復測量10次,各次測量偏差結果如下：測量次數(shù)X,(um)11.021.031.041.051.061.071.081.091.0101.0X1.0Z54)2其實驗標準差S=1上=0um<0.02mn,測得的重復性滿足檢定或校準77-1結果的測量不確定度的要求.注：應當提供?計量標準的重復性考核記錄?O九、檢定或校準結果的不確定度評定坐標測量機尺寸測量示值誤差不確定度評定1測量過程簡述1.1 測量依據(jù)：JJF1064-2021校準標準.1.2 測量環(huán)境條件：校準時由用戶規(guī)定,驗收

6、檢測中按合同規(guī)定.1.3 測量標準：端度測量儀器檢定裝置,最大允許誤差MPE:±0.05+0.5L|.im1.4 被測對象：坐標測量機2數(shù)學模型irE=u2£cap+/£a+H2£t+u'£align+u'£fixi£cal標準器的校準誤差；£a標準器的熱膨脹系數(shù)引起的E誤差；£i輸入的標準器溫度引起的E誤差；£9標準器定向引起的E誤差；£向一一標準器裝卡穩(wěn)定性引起的E誤差；3測量不確定度分量3.1 £.為標準器校準值乙,的標準不確定度.£山=UJk

7、其中：U山為標準器校準證書上注明的擴展不確定度；k為標準器校準證書上注明擴展不確定度的擴展因子.3.2 u£a為標準器熱膨脹系數(shù)&引起E的標準不確定度,根據(jù)標準器的校準證書確定標準不確定度值.本參數(shù)只有當被校坐標測量機要求輸入熱膨脹系數(shù)時才需要考慮.對于沒有溫度修正功能的坐標測量機,此項不需要考慮,即認為£a二0.u£aLxIt-20*CIxiia其中：L為標準器長度；t為測量時標準器的溫度；“(a)為標準器熱膨脹系數(shù)引起的£標準不確定度.式中t應在每個測量位置分別確定.3.3 (£)為標準器溫度測量引起N的標準不確定度.由于標準器的溫

8、度測量時坐標測量機上的功能,測量誤差是坐標測量機示值誤差的一局部,與校準方法無關,不予單獨考慮.當被校坐標測量機有溫度補償功能,此項不確定度不予考慮.只有當被校坐標測量機具有溫度補償功能,但標準器的溫度值是由校準方的溫度測量系統(tǒng)獲得的,此時：(%)=Law(t)其中：L為標準器長度；a為標準器的熱膨脹系數(shù)；(t)為標準器溫度值的標準不確定度.評估(t)時,應考慮溫度測量系統(tǒng)的校準不確定度和測量期間溫度的變化范圍.操作時應保證傳感器與標準器的良好接觸.3.4u(align)為標準器定向誤差引起少的標準不確定度定向誤差產(chǎn)生的影響包括：余弦誤差：測量線偏離實際方向；平行性誤差：測量點偏離應該測量的位

9、置.應根據(jù)以下規(guī)定監(jiān)理標準器的方向參數(shù),使本項不確定度可以忽略：a)正確理解標準器的定向方法和程序規(guī)定.例如ISO3650定義了量塊的型式.在使用量塊作為標準器時,即使為了方便,量塊已經(jīng)安裝在一起了,量塊的方向也應分別確定.b)仔細設計建立標準器方向的測量點分布方案.應盡量使用經(jīng)過良好拋光的表面.應防止形狀誤差造成的影響.3.5(£皿)為標準器裝卡穩(wěn)定性引起£的標準不確定度裝卡可能引起標準器的變形或受到探測力時晃動.裝卡穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響包括：測量面的平行性誤差增大；用于定義標準器軸線的數(shù)據(jù)變差,增大了定向和定位的誤差；當測量面上的測量點偏離標準器對稱線,示值將變大或變小.應

10、根據(jù)以下規(guī)定裝卡標準器,使本項不確定度可以忽略：不要過分用力,以防止不必要的變形；a根據(jù)標準器的設計選擇裝卡位置,以減小變形的影響.盡量遵守制造商的裝卡建議.當標準器對中央線對稱時,艾利點L/6通常是比擬好的選擇；b支撐實物標準器的底座對于減小變形非常重要.當無法實現(xiàn)完全的定位,底座應使過定位保持在最低限度；c當標準器和底座之間的溫度差很大時例如等溫時間過短或材料差異很大時,應放置足夠的時間后,再進行固定,以減少溫度變化的影響；d支撐在測量方向上的剛性必須足夠,這包括將標準器固定到坐標測量機工作臺上的各個環(huán)節(jié),例如：底座、支架、坐標測量機的壓緊裝置等.4標準不確定度分量表標準器與被校準坐標機的

11、技術參數(shù)見表1.表1標準器與被校準的坐標測量機技術參數(shù)坐標測量機測量范圍MPE?MPEr1000mmX900mmX600mm0.6um±0.5um+10-3L/750具備材料溫度自動補償功能、采用微探測力平衡探測系統(tǒng)檢測球形狀誤差校準值F0.03±0.2urn量塊尺寸校準不確定度CTE熱膨脹系數(shù)量塊等級：0級0.1umO.25X10L10.9±0.35XIOK1被校準坐標測量機的空間對角線的長度為1494mm,最短的長度尺寸取30mm,那么最長的長度尺寸不能少于986mm,取1000mm作為最大尺寸.考慮到軸向工作范圍,所有選用的尺寸及不確定度值見表2表2選用量塊

12、尺寸及不確定度值L/mm301252505006007001000雙£ca,/um0.110.130.160.230.250.280.35不確定度E按下式評估:"E=/,/+/分+1十£P+lJ£ai$n+l/£fixt4.1 標準器校準值的標準不確定度.3該不確定度分量由標準器的校準證書給出,計算值見表3«=2.表3選用尺寸與其標準不確定度值,&L/mm301252505006007001000u(/)/jim0.050.070.080.110.130.140.184.2 標準器熱膨脹系數(shù)的標準不確定度分由于坐標測量機具有材

13、料溫度補償功能,該分量需要考慮,校準者需要輸入標準器的材料熱膨脹系數(shù),CTE=lO.QXlOK-'o標準不確定度u%按下式評估：%=Lx|t-20|xa校準過程中,量塊溫度的變化范圍為20.3120.78C,取范圍的上限代入上式,卜-20|=0.78oa取自量塊的生產(chǎn)商,由膨脹系數(shù)變化量的半寬除以包含因子k=2,對不同尺寸的量塊,分估算于4.表4選用尺寸與熱膨脹系數(shù)的標準不確定度“L/mm301252505006007001000u(fa)/um0.000.020.030.070.080.100.144.3標準器溫度測量的標準不確定度“耳被校準的坐標測量機自帶溫度探測器,該項不確定度不

14、考慮,=0.4.4標準器定向誤差引入的標準不確定度燈慟標準器定向的方法應與其尺寸校準一致,即保證坐標測量機的測量長度方向與量塊中心長度的方向一致由ISO3650定義.建立工件坐標系,坐標系的一條軸線與量塊工作面垂直.沿該坐標軸的坐標差值作為點到點的距離,取點時應盡量探測工作面的中央位置.有時為了方便已將量塊組合在一起裝夾,需要對每個量塊單獨定向.注：實際工作中,要建立完整的坐標系,坐標測量機軟件定義第一條軸線時,還需要確定其方向和在工件而上的原點位置,通常以量塊的側面為測量基準.這種情況與不確定度無關,在此不做討論.不確定度/儂的評估如下式：.酊=JJaQ+UGi其中.的計算考慮如下方面：工作

15、面寬為9mm,避開倒角后,工作面在寬度方向的定向距離1怔=6mm；實際的探測誤差P=0.45pm,那么P=P/疵=0.13pm：考慮到實際定向方法與量塊尺寸的校準一致,那么P".=0.不確定度uecos=2血義"尸；“、c°l=2及Lalign6高準確探測系統(tǒng)探測誤差很小,不確定度"可以忽略.對于0級量塊,長度變化量tv為0.l|.imo.4pm,平行度影響量的不確定度分量weparall按下式計算：eparall=%/疵,見表5.表5選用尺寸與不確定度分量“eparallL/mm301252505006007001000tr/Um0.100.140.1

16、60.250.250.300.40ueparall"山0.030.040.050.070.070.090.12注：P是由多方向測量獲得,長度變動量3也是針對量塊全工作面,超過了實際使用區(qū)域.為簡化起見,按上面的公式評估,將會使不確定度uP和ueparall估大.如果估算得到的uE偏大,可以按JJF1130中的PUMA方法反復逼近,得到合理值.4.5標準器裝卡穩(wěn)定性引入的標準不確定度u£四每個量塊都按艾利點支撐標記于側面,并采用只施加橫向力的平衡裝夾裝置,裝夾沒有變形,檢測時防止任何晃動.為減少熱變形,在充分等溫后再鎖緊.實際探測系統(tǒng)施加的探測力幾乎為零,將指示計對準量塊的一

17、端,探測量塊另一端,得到的讀數(shù)A4=0.04um,ALp2=0.03umo標準器裝卡穩(wěn)定性引入的標準不確定度為：Oxi=|乂-|"piI+|52|=°.74.6不確定度一覽表“E=JuX,2+/+u&+ir6那么+/,xP+u'與5測量不確定度報告表6坐標測量機不確定度一覽表不確定度計量單位：um測量長度/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對于最短的量塊,長度測量結果的擴展不確定度E與MPEf的比值為35%,于最長的量塊,該值為29%時,可以認為測量水平足夠.坐標測量機探測誤差不確定度評定1測量過程簡述1.1 測量依據(jù)：JJF1064-2021校準標準.1.2 測量環(huán)境條件：校準時由用戶規(guī)定,驗收檢測中按合同規(guī)定.對1.3 測量標準：端度測量儀器檢定裝置,最大允許誤差MPE:±(0.05+0.5L)Rm1.4 被測對象：坐標測量機2數(shù)學模型a(P)=J(?)2+M(F)(P)探測誤差測量結果的標準不確定度；F本標準球證書給出的檢測球形狀誤差的數(shù)據(jù)；(F)形狀誤差值的標準不確定度；本標準球證書給出的檢測球形狀誤差的測量不確