TSMA 0034-2023 轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范-基于靶標(biāo)瞄準(zhǔn)部分

ICS17.040CCSA50/64團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/SMA0034-2023CalibrationSpecificationforCoordinateMeasuringSystemByTransferStation——BasedonTargetAimingPartCalibrationSpecificationforCoordinateMeasuringSystemByTransferStation——BasedonTargetAimingPart2023-04-15發(fā)布 2023-04-30實(shí)施上海市計(jì)量協(xié)會(huì) 發(fā)布II目 次前言 Ⅱ范圍 1引用文件 1術(shù)語(yǔ)和定義 1概述 2計(jì)量特性 3校準(zhǔn)條件 3校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法 4校準(zhǔn)結(jié)果的處理 7復(fù)校時(shí)間間隔 7附錄A轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定示例 8附錄B轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)—基于靶標(biāo)瞄準(zhǔn)部分校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式示例 10附錄C校準(zhǔn)證書(shū)通用要求 T/SMA0034-2023前言GB/T1.1-20201請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由上海市計(jì)量協(xié)會(huì)國(guó)防專(zhuān)業(yè)委員會(huì)提出。本文件由上海市計(jì)量協(xié)會(huì)歸口。司。本文件主要起草人：陳繼剛、肖寅楓、余華昌、沈惠峰、田芳怡、毛志勇、武博、祝卿、葉順堅(jiān)、金路、郭家辰、倪博。本文件2023年4月首次發(fā)布。ⅡT/SMA0034-2023T/SMA0034-202311轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范——基于靶標(biāo)瞄準(zhǔn)部分范圍本文件規(guī)定了轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)—基于靶標(biāo)瞄準(zhǔn)部分（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)）校準(zhǔn)的計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)項(xiàng)目、校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)結(jié)果的處理、復(fù)校時(shí)間間隔。本文件適用于基于靶標(biāo)瞄準(zhǔn)的轉(zhuǎn)站市坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)。引用文件（單）適用于本文件。JJF1001-2018通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義JJF1094-2003測(cè)量?jī)x器的特性評(píng)定JJF1059.1-2012JJF1242-2010激光跟蹤三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范JJF1951-2021基于結(jié)構(gòu)光掃描的光學(xué)三維測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范JJF1064-2010坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。pointcloud通過(guò)測(cè)量?jī)x器得到的被測(cè)物體表面或內(nèi)部空間坐標(biāo)集合稱(chēng)為點(diǎn)云。不同系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)格式可以不同。commontarget一種專(zhuān)用特征靶點(diǎn)，將轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)站測(cè)量的公共參考點(diǎn)。standardballarm由一個(gè)剛性桿連接的兩個(gè)標(biāo)稱(chēng)直徑相同的標(biāo)準(zhǔn)球組成的實(shí)物量具。distancebetweencentersofglobes球心距指標(biāo)準(zhǔn)球桿上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球心間的空間距離。transferstationmeasurementerror轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差是指轉(zhuǎn)站式測(cè)量系統(tǒng)轉(zhuǎn)站后的長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差，即設(shè)備運(yùn)動(dòng)前后，多坐標(biāo)統(tǒng)一后的測(cè)量示值誤差。T/SMA0034-2023T/SMA0034-202322概述圖(Ⅰ)所示的轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)由坐標(biāo)掃描設(shè)備和升降機(jī)構(gòu)組成。坐標(biāo)掃描設(shè)備升降機(jī)構(gòu)地面（I）掃描坐標(biāo)設(shè)備升降機(jī)構(gòu)坐標(biāo)掃描設(shè)備升降機(jī)構(gòu)地面（I）掃描坐標(biāo)設(shè)備升降機(jī)構(gòu)AGV小車(chē)(Ⅱ)圖1轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)示意圖T/SMA0034-2023T/SMA0034-202333計(jì)量特性形狀探測(cè)誤差測(cè)量點(diǎn)和擬合球之間徑向距離的統(tǒng)計(jì)變化范圍。最佳擬合球常由自由半徑最小二乘法擬合計(jì)算得到。直徑探測(cè)誤差通過(guò)點(diǎn)云擬合獲得的標(biāo)準(zhǔn)球直徑與參考值之差。最佳擬合球常由自由半徑最小二乘法擬合計(jì)算得到。球心距測(cè)量誤差球心距測(cè)量誤差指兩球之間球心距測(cè)得值與參考值之差。最佳擬合球由最小二乘法擬合計(jì)算得到。轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)站完成的長(zhǎng)度值與標(biāo)準(zhǔn)器長(zhǎng)度參考值之差。上述計(jì)量特性見(jiàn)表1。1.計(jì)量特性表序號(hào)計(jì)量特性推薦要求1形狀探測(cè)誤差MPE：±0.1mm2直徑探測(cè)誤差MPE：±0.1mm3球心距測(cè)量誤差MPE：±0.2mm4轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差MPE：±0.2mm注：由于校準(zhǔn)工作只給出測(cè)量結(jié)果，不判斷合格與否，上述計(jì)量特性指標(biāo)僅供參考。校準(zhǔn)條件環(huán)境條件環(huán)境條件的允許極限，在校準(zhǔn)時(shí)由用戶規(guī)定，在驗(yàn)收檢測(cè)中按合同規(guī)定。環(huán)境條件在允許極限內(nèi)，測(cè)量結(jié)果均有效。軟件條件校準(zhǔn)過(guò)程中應(yīng)使用設(shè)備的配套（數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理）軟件。設(shè)定圖像采集處理的點(diǎn)間距、快門(mén)時(shí)間、稀疏點(diǎn)云參數(shù)、剔除率、擬合算法等。注：需要稀疏點(diǎn)云時(shí)，應(yīng)按照使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。如果制造商未規(guī)定這些參數(shù)，則不進(jìn)行稀疏點(diǎn)云；T/SMA0034-2023T/SMA0034-202344剔除值設(shè)定為0.3%；除廠商明確規(guī)定外，擬合算法推薦采用最小二乘法。校準(zhǔn)用設(shè)備校準(zhǔn)用設(shè)備應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定或校準(zhǔn)，滿足校準(zhǔn)使用要求，并在有效期內(nèi)。校準(zhǔn)用設(shè)備見(jiàn)表2。表2校準(zhǔn)用設(shè)備一覽表序號(hào)儀器名稱(chēng)準(zhǔn)確度等級(jí)/最大允許誤差/測(cè)量不確定度校準(zhǔn)項(xiàng)目1標(biāo)準(zhǔn)球直徑：≥38.1mm圓度誤差≤1/10|MPE|直徑不確定度≤1/10|MPE|a）形狀探測(cè)誤差b）直徑探測(cè)誤差2標(biāo)準(zhǔn)球桿直徑推薦使用：（0.02~0.2）L圓度誤差≤1/10|MPE|球心距長(zhǎng)度不確定度≤1/4|MPE|c）球心距測(cè)量誤差3激光跟蹤儀MPE:±（10μm+5×10-6Ld）轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差L——標(biāo)準(zhǔn)器的標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度值MPE——被校測(cè)量系統(tǒng)最大允許誤差值本文件中的標(biāo)準(zhǔn)球、標(biāo)準(zhǔn)球桿均推薦陶瓷、鋼或其他具有漫發(fā)射表面的適當(dāng)材料和工藝制成。校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)項(xiàng)目a）d）轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)前對(duì)轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行功能性檢查，測(cè)量系統(tǒng)中的坐標(biāo)掃描設(shè)備、機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置等運(yùn)行正常，無(wú)漏油等機(jī)械故障。形狀探測(cè)誤差采用標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行校準(zhǔn)。將標(biāo)準(zhǔn)球放置于轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的視場(chǎng)正中間，確保標(biāo)準(zhǔn)球固定后無(wú)晃動(dòng)，轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)在掃描測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球球面，應(yīng)使球體表面輪廓盡可能的被測(cè)量到。形狀探測(cè)誤差為實(shí)測(cè)球面上各測(cè)量點(diǎn)與擬合球心之間距離的最大值與最小值之差，使用公式（1）進(jìn)行計(jì)算。

epRmaxRmin

（1）T/SMA0034-2023T/SMA0034-202355直徑探測(cè)誤差

式中：Rmax──測(cè)量點(diǎn)與擬合球心距離最大值，mm；Rmin──球測(cè)量點(diǎn)與擬合球心距離最小值，mm。采用標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方法同7.2.1。直徑探測(cè)誤差為擬合直徑與標(biāo)準(zhǔn)球校準(zhǔn)值之差，使用公式（2）進(jìn)行計(jì)算。

esDaDr

（2）球心距測(cè)量誤差

式中：Da──擬合球直徑，mm；Dr──校準(zhǔn)球直徑，mm。采用標(biāo)準(zhǔn)球桿進(jìn)行校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)球桿標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度應(yīng)不小于800mm2中描述的位置方向（45°45°方向）行三次測(cè)量。A水平方向 （b）垂直方向AAAA(c)左斜45°方向 （d）右斜45°方向圖2球心距校準(zhǔn)方向T/SMA0034-2023T/SM行計(jì)算。|LmLref|

（3）式中：Lm──測(cè)量系統(tǒng)長(zhǎng)度示值；Lref──球桿參考長(zhǎng)度。各校準(zhǔn)方向有三個(gè)值(δ高,δ中,δ低)。對(duì)于每次球心距誤差，比較最大值δmax=max(δ高,δ中,δ低)與該長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的最大允許誤差，對(duì)于所有位置方向，當(dāng)δmax≤|MPE|，校準(zhǔn)結(jié)果符合計(jì)量要求。轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差1212345轉(zhuǎn)站3轉(zhuǎn)站示值誤差校準(zhǔn)示意圖1下測(cè)量并獲取靶座1(x1z1,坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)站移位，轉(zhuǎn)站方式可采用左右平移或上下升降等方式，坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)在坐標(biāo)系2下測(cè)量其余靶座坐標(biāo)值，并通過(guò)公共靶點(diǎn)將坐標(biāo)系2的坐標(biāo)值統(tǒng)一至坐標(biāo)系1下，從而獲得靶座2坐標(biāo)值a2(x2y2z2),靶座3a3(x3y3z3),靶座4a4(x4y4z4),靶座5坐標(biāo)值a5(x5,y5,z5)。使用公式（4）進(jìn)行測(cè)量距離計(jì)算。(xx)(xx)2(yy)2(zz)2i 1i 1i 1

（4）式中：Li→1──第i靶座到第1個(gè)靶座之間距離，mm。通過(guò)計(jì)算測(cè)量距離與參考長(zhǎng)度之差值評(píng)價(jià)被測(cè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差Δ，使用公式（5）進(jìn)T/SMA0034-2023T/SMA0034-202377行計(jì)算。

Δi1|Li1Li|

（5）式中：Li→1──第i段測(cè)量距離；Li──第i段參考長(zhǎng)度。Δmax=max與該長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的Δmax≤|MPE|，校準(zhǔn)結(jié)果符合計(jì)量要求。校準(zhǔn)結(jié)果的處理校準(zhǔn)結(jié)束后應(yīng)出具校準(zhǔn)證書(shū)。校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)準(zhǔn)確、客觀地報(bào)告校準(zhǔn)結(jié)果，校準(zhǔn)結(jié)果以校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、B。復(fù)校時(shí)間間隔12個(gè)月。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短由儀器的時(shí)間間隔。T/SMA0034-2023T/SMA0034-202388附錄A轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定示例測(cè)量方法JJF1059.1-2012進(jìn)行不確定度評(píng)定。轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差（L=3000mm）按照7.2.4測(cè)量模型轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差按公式（A.1）計(jì)算.Δ

（A.1）|L3000|L3000L0|式中：Δ—3000mm處轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差；L3000—3000mm處坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量值；L0—長(zhǎng)度參考值。不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量來(lái)源和說(shuō)明見(jiàn)表A.1表A.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量來(lái)源和說(shuō)明序號(hào)符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量名稱(chēng)說(shuō)明1u1標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度分量激光跟蹤儀誤差引入的不確定度分量B類(lèi)評(píng)定專(zhuān)用靶標(biāo)對(duì)心誤差引入的不確定度分量B類(lèi)評(píng)定2u2測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量A類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度分量激光跟蹤儀誤差引入的不確定度分量激光跟蹤儀示值誤差為±（10μm+5×10-6L），在L=3000mm處，誤差Δ=25μm，按均勻分布3k3

，則此項(xiàng)分量引入的不確定度按下式計(jì)算。T/SMA0034-2023T/SMA0034-202399253u 25311 k

15μm專(zhuān)用靶標(biāo)對(duì)心誤差引入的不確定度分量坐標(biāo)設(shè)備具有各自的專(zhuān)用靶標(biāo)，一般地，靶標(biāo)對(duì)心誤差不超過(guò)5μm，按均勻分布處理，包3k3

，則此項(xiàng)分量引入的不確定度按下式計(jì)算。53u 5312 k

3μm則標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度分量按下式計(jì)算：u2u2u211 12

16μm15215232 表2測(cè)數(shù)據(jù) 單位（mm）距離2998.45誤差-0.13-0.11-0.10-0.06-0.08-0.07-0.05-0.09-0.08-0.11測(cè)量次數(shù)n10實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s25μm對(duì)轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)做測(cè)量重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，其重復(fù)性引入的不確定度為：u2s25μmuc各項(xiàng)不確定度分量互不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u2u21 2u2u21 2162252

30μm測(cè)量不確定度U2uc23060μm=0.06mm，k=2T/SMA0034-2023T/SM

轉(zhuǎn)站式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)——基于靶標(biāo)瞄準(zhǔn)部分校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式示例序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目示值誤差（mm）測(cè)量不確定度1形狀探測(cè)誤差2直徑探測(cè)誤差3球心距測(cè)量誤差水平方向垂直方向左斜45°方向右斜45°方向4轉(zhuǎn)站測(cè)量示值誤差L=mL=mL=mL=mT/SMA0034-2023T/SM

校準(zhǔn)證書(shū)通用要求校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書(shū)或校準(zhǔn)報(bào)告上反映