一維、二維幾何尺寸測量校準(zhǔn)規(guī)范

一維、二維幾何尺寸測量校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于一維、二維尺寸以及角度的測量。2引用文件本規(guī)程引用下列文件：JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示JJF1071-2010國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則JJF1094-2002測量儀器特性評定GB/T18780.1-2002產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS）幾何要素第1部分：基本術(shù)語和定義凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。3概述一維測量是單一軸向尺寸測量；二維測量是平面坐標(biāo)尺寸測量，包含平面內(nèi)任意點與點之間、點與線之間、線與線之間的測量。一維尺寸測量的方法有很多，可分為直接測量和比較測量，測長機（儀）、光學(xué)計、工具顯微鏡、影像儀器都可進行測量。二維尺寸測量和角度測量一般是直接測量，主要測量儀器有工具顯微鏡、影像儀等，間接測量角度的主要測量儀器有正弦規(guī)等。4計量特性4.1尺寸測量一維尺寸測量范圍≤2000mm；二維尺寸測量范圍≤400mm×500mm；(例如：校棒、測桿、圓周校棒、足跡尺、比例尺、多功能孔距測量器、劃格器、指環(huán)棒等)4.2角度角度測量范圍：（0～360）°(例如：量角器、關(guān)節(jié)量角器、扇形板、量錐等)5校準(zhǔn)條件和校準(zhǔn)設(shè)備控制5.1環(huán)境條件要求詳見表1表1環(huán)境條件測量方法測量范圍（mm）環(huán)境溫度（℃）平衡溫度時間（h）一維測量L≤2000（20±2）4二維測量L≤400×500（20±2）45.2校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)用設(shè)備校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)用設(shè)備見表2。表2校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)用設(shè)備序號校準(zhǔn)項目校準(zhǔn)用設(shè)備及技術(shù)要求1尺寸工具顯微鏡：測量范圍：100mm×200mm，最大允許誤差MPE:±（1+L/100）μm影像儀：測量范圍：400mm×500mm，最大允許誤差MPE:±（2+L/200）μm測長機：測量范圍：（0～2000）mm，最大允許誤差MPE:±（0.5+L/100）μm（其中L單位為mm）2角度測量范圍：（0~360）°工具顯微鏡：測角目鏡：MPE:±1′光學(xué)分度臺：MPE:±10″影像儀：MPE:±1′正弦規(guī)：0級6校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)前，首先檢查被校準(zhǔn)件外觀及各部分相互作用，采用手動和目力觀察。應(yīng)無毛刺、銹蝕、斷線等影響計量性能的缺陷。在確定沒有影響計量特性的因素后再進行校準(zhǔn)。6.1尺寸測量一維、二維幾何尺寸測量方法眾多，測長機、測長儀、光學(xué)計、工具顯微鏡、影像儀測量時應(yīng)按照儀器相關(guān)使用說明書的要求進行操作。測長機、測長儀、光學(xué)計的測量方法可參照JJG146-2011《量塊檢定規(guī)程》和JJG343-2012《光滑極限量規(guī)檢定規(guī)程》執(zhí)行，本規(guī)范主要針對檢定規(guī)程/規(guī)范以外的常用儀器測量部分進行補充，重點是針對工具顯微鏡、影像儀的測量。影像法測量影像法測量可進行一維和二維測量，此方法所用儀器主要是工具顯微鏡和影像測量儀。首先將被測工件放置于工具顯微鏡或影像儀工作臺上，調(diào)整被測工件，使所需測量面與測量視場面平行（所需測量輪廓在儀器視場中均應(yīng)清晰），被測量的整個輪廓邊沿清晰成像于視場中。平面尺寸測量（含一維和二維測量），根據(jù)尺寸大小選擇測量儀器。對于二維尺寸不大于200mm×100mm的工件可在萬能工具顯微鏡上測量；對于二維尺寸不大于400mm×500mm且形狀復(fù)雜的工件可在影像測量儀上測量。具體步驟為：測量用儀器處于正常工作狀態(tài)即通電、X軸Y軸或測角分劃板歸零等基本要求（物鏡放大倍數(shù)的選擇根據(jù)被測輪廓的大小確定為1X或3X或5X），再將被測工件放置在工作臺上，調(diào)整工件所需測量輪廓與儀器導(dǎo)軌工作面基本平行（即在視場中輪廓均應(yīng)清晰，無目力可見的模糊輪廓），調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)儀器立柱使被測工件需測量輪廓的部分或全部輪廓清晰地呈現(xiàn)在視場中。6.1.1.1點與點之間的距離：用目鏡中的米字線中心對準(zhǔn)被測輪廓的第一個測量點，在X軸和Y軸讀數(shù)窗中分別讀取坐標(biāo)值（）；然后移動工作臺，使目鏡中的米字線中心對準(zhǔn)被測輪廓的另一個測量點，同樣在X軸和Y軸讀數(shù)窗中分別讀取坐標(biāo)值（），則兩點間的距離L=。當(dāng)兩點的中心連線與儀器的一個測量軸（X或Y）平行時，,兩點間的距離L=。6.1.1.2點到線的距離：將被測量的線調(diào)整到與儀器其中一個坐標(biāo)系的x（y）軸平行，讀取直線的y(x)軸的值，再測量被測量點在y(x)軸上的值，則點到線的距離為：L=。6.1.1.3平面內(nèi)線與線之間的距離：將平面內(nèi)任意一條被測量線段調(diào)整到與儀器其中一個坐標(biāo)系的x（y）軸平行，讀取直線的y(x)軸的值，再在另一條線段上選取一個點，測量該點在y(x)軸上的值，則點到線的距離為：L=。6.1.1.4平面內(nèi)常用圓弧半徑測量。一般采用弓高弦長法測量圓弧半徑：R=（其中—弓高，L—弦長）選取圓弧的一部分，利用影像法分別測出弓高和弦長，再計算出圓弧半徑即可。在工具顯微鏡上進行平面幾何尺寸的測量：將工件置于工作臺上，根據(jù)工件大小選擇適合放大倍數(shù)的物鏡，測量前調(diào)整被測工件所需測量面與工具顯微鏡導(dǎo)軌運動平面平行。調(diào)整工具顯微鏡和被測工件直到被測工件的所需測量點（邊）的輪廓邊沿清晰地呈現(xiàn)在工具顯微鏡的視場中央，用目鏡中米字線的豎線或橫線（中心）對準(zhǔn)被測量的點（邊），在X\Y軸上分別讀取該點（邊）的坐標(biāo)值（），移動顯微鏡工作臺到另一測量點（邊），再用目鏡中米字線的豎線或橫線（中心）對準(zhǔn)被測量的另一點（邊），同樣在X\Y軸上分別讀取該點（邊）的坐標(biāo)值（），兩點（邊）的平面尺寸為：L=（圓孔直徑測量同上）。角度測量平面角度測量6.2.1.1用測角目鏡測量平面角度：單純的角度測量也可在萬能工具顯微鏡上用測角目鏡或圓分度臺進行測量。測角目鏡的分辨力為1′，分度臺的分辨力為：10″，根據(jù)具體被測量工件的準(zhǔn)確度來選擇用測角目鏡還是圓分度臺進行測量。用測角目鏡進行角度測量時，首先將工件置于工作臺上，根據(jù)工件大小選擇適合放大倍數(shù)的物鏡，測量前調(diào)整被測工件所需測量面與工具顯微鏡導(dǎo)軌運動平面平行。調(diào)整工具顯微鏡和被測工件直到被測工件所需測量輪廓的邊沿清晰地呈現(xiàn)在工具顯微鏡的視場中央，用測角目鏡中米字線其中一條線與被測工件的一邊輪廓平行對齊（瞄準(zhǔn)線與輪廓邊沿之間稍留一點間隙），然后在目鏡中讀出對應(yīng)角度值，轉(zhuǎn)動測角目鏡再用同一條線平行對齊被測工件的另一邊輪廓，在目鏡中讀出對應(yīng)角度值，被測工件的角度值為：=或=。6.2.1.2用圓分度臺測量平面角度：將工件置于工作臺上，調(diào)整步驟同上，直到被測工件所需測量輪廓的邊沿清晰地呈現(xiàn)在工具顯微鏡的視場中央，（一般測角目鏡位于零位，不動），轉(zhuǎn)動圓分度臺，使工件一邊的輪廓與目鏡中米字線其中一條線平行對齊，然后在圓分度臺上讀出對應(yīng)角度值，轉(zhuǎn)動圓分度臺用被測工件的另一邊輪廓與目鏡中米字線的同一條線平行對齊，在圓分度臺上讀出對應(yīng)角度值，被測工件的角度值為：或。二者測量方法一致，測量結(jié)果的有效位數(shù)不同。6.2.1.3正弦規(guī)測量角度正弦規(guī)是利用三角法間接測量角度的一種精密量具，通過直角三角形的正弦關(guān)系來計算測量結(jié)果。

正弦規(guī)的型號規(guī)格有100mm和200mm兩種，一般用于測量小于45°的角度，在測量小于30°的角度時，精確度可達3″～5″。ab△ab△hHL圖2L利用正弦規(guī)測量測量示意圖正弦規(guī)使用注意事項：1)根據(jù)被測工件尺寸大小選擇適用規(guī)格的正弦規(guī)。2)正弦規(guī)是與量塊組配合使用的，量塊組的組合尺寸H=L(L一般為正弦規(guī)滾柱之間的尺寸，為被測角度標(biāo)稱值)。量塊組組合時應(yīng)注意研合技巧（將量塊量塊成30°角交叉貼合在一起，用手前后微量地錯動上面一塊量塊，同時旋轉(zhuǎn)，使量塊兩工作面轉(zhuǎn)到相互平行的方向；然后沿工作面長邊方向向前推進量塊，直到兩工作面全部貼合在一起。在正常情況下，研合過程中手指能感覺到研合力，兩量塊就不必施加壓力，如研合力不大，可在旋轉(zhuǎn)和推進時加一些壓力，但壓力不能太大，以免小尺寸量塊變形。）研合順序是先研合小尺寸量塊，再將研合好的兩塊組與中等尺寸研合，最后研合大尺寸量塊。量塊組合尺寸按的實際值使用。3)在確定檢測擺放位置時，注意正弦規(guī)檢測方向與零件(或夾具)基準(zhǔn)的位置，放置在正弦規(guī)上檢測的零件可以使用側(cè)面或端面的擋板作定位。

4)被測件應(yīng)無磁。測量時首先根據(jù)被測量角度的標(biāo)稱值，通過反推計算出所需量塊的尺寸H；根據(jù)工件大小選擇合適的正弦規(guī)，將被測工件在正弦規(guī)上裝夾好后置于平板上，在被測工件上選取a、b兩點，并測出a、b兩點的示值之差△h，則=（H±）/L，式中H——量塊組尺寸；(單位：mm)L——為a、b兩點之間的距離；(單位：mm)——a、b兩點之間的指示計的差值。(單位：mm)此測量方法為間接測量法。若實際被測角度>標(biāo)稱角度，則a-b=+；若實際被測角度<標(biāo)稱角度，則a-b=-?？芍嵌绕畎聪率接嬎悖骸?-=/L（弧度）為了消除安裝誤差，在一次測量后將正弦規(guī)旋轉(zhuǎn)180°再測一次，取兩次的平均值作為測量結(jié)果。角度測量除上述方法外，還有很多儀器都可以進行角度的測量，如多面棱體組合自準(zhǔn)直儀、分度臺(頭)、各類測角儀、水平儀、激光干涉儀、傾斜儀、各類角度傳感器等等。這些儀器測量角度的方法可以參照JJG283-2007《正多面棱體》、JJF1083-2002《光學(xué)傾斜儀》、JJG472-2007《多齒分度臺》、JJG1208-90《多齒分度臺基準(zhǔn)操作技術(shù)規(guī)范》對于等技術(shù)規(guī)范或技術(shù)資料。尺寸和角度的測量除上述方法外，對于小型工件還可以用輪廓儀和影像儀進行尺寸和角度測量。用輪廓儀測量時，輪廓儀的測針劃過被測量輪廓，得到輪廓線，通過軟件分析計算出所需要的尺寸和角度。用影像儀測量時，將所需測量的輪廓盡可能清晰地呈現(xiàn)在影像儀的視場內(nèi)，在所需測量的輪廓上選擇計算點，通過計算機計算出所需要的尺寸和角度。7校準(zhǔn)結(jié)果表達經(jīng)測量后的參數(shù)出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書內(nèi)容見附錄B。8復(fù)校時間間隔建議復(fù)校時間間隔一般為一年。附錄A影像法測量兩點距離值不確定度評定A.1概述1.1測量依據(jù)：JJF-2020《一維、二維幾何尺寸測量校準(zhǔn)規(guī)范》。1.2環(huán)境條件：（20±2）℃1.3測量標(biāo)準(zhǔn)：工具顯微鏡：測量范圍（200×100）mmMPE:±(1+L/100)m1.4測量方法：下面以檢測100mm長度為例進行評定分析。平面上時按X、Y軸分別為：=93mm，=37mm（實際長度為100.090mm）。單軸即特例只是X軸或Y軸的值，參照此方法進行評定。1.5測量對象：校棒1.6評定結(jié)果的使用在符合上述條件下的測量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。A.2測量模型L=設(shè)，則：=當(dāng)：=方差和靈敏系數(shù)：傳播系數(shù)：=，==兩個量和正相關(guān)，則：=+特例時：傳播系數(shù)：=1，=1=兩個量考慮為正相關(guān)，則：=2A.3不確定度來源和不確定度分量的評定：3.1測量重復(fù)性引入的不確定度分量：在工具顯微鏡上對同一輪廓邊沿的點或線重復(fù)成像并瞄準(zhǔn)十次讀取相應(yīng)讀數(shù)，記錄于下表(邊沿一般的工件):序號測量值（mm）殘差（mm）137.0061-0.00025237.0058-0.00055337.00650.00015437.00680.00045537.0062-0.00015637.0061-0.00025737.0056-0.00075837.00680.00045937.00640.000051037.00720.00085平均值37.00635/S=0.5μm，則=S=0.5μm3.2工具顯微鏡示值誤差引入的不確定度分量：根據(jù)《工具顯微鏡》檢定規(guī)程要求，其示值誤差要求為：MPE:±（1+L/100）μm，取=3，則有：特例（單軸方向）時=（1+L/100）μm/3=0.7μm平面（雙軸時）測量時：=93mm，=37mm，則=0.64μm=0.46μm雙軸測量時按完全正相關(guān)處理，則合成后=+=1.1μm3.3阿貝誤差對測量結(jié)果的影響及被測件安裝與導(dǎo)軌移動直線不平行所引入的不確定度分量：估計其影響量為2μm，按均勻分布處理，=，則有：=2μm/=1.2μm===1.2μm雙軸測量時按完全正相關(guān)處理，則合成后=2*1.2=2.4（μm）3.4環(huán)境溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度時引入的不確定度分量：測量環(huán)境溫度條件為：（20±2）℃，所引入的偏差為：=，按均勻分布處理，=，工具顯微鏡是玻璃刻線尺，其線膨脹系數(shù)=10.2，則有：單軸時：=/=1.4μm雙軸時：=1.1μm=0.5μm雙軸測量時按完全正相關(guān)處理，則合成后=+=1.6（μm）3.5被測工件和顯微鏡的熱膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量：當(dāng)被測工件為鋼質(zhì)時，其線膨脹系數(shù)為：11.5，工具顯微鏡的線膨脹系數(shù)為10.2，其差值為：1.3，按均勻分布處理，=，則有：單軸時：=/=0.2μm雙軸時：=0.2μm=0.1μm雙軸測量時按完全正相關(guān)處理，則合成后=+=0.3μm3.6被測件測量基準(zhǔn)面與被測量輪廓邊沿的垂直度引入的不確定度分量：工件自身測量基準(zhǔn)面與被測量輪廓邊沿的的垂直度要影響測量，測量輪廓邊沿與立柱垂直，應(yīng)無目力可見傾斜，估計其影響量為0.002mm，按均勻分布處理，，則有：單軸時：==1.2（μm）雙軸時：==1.2μm雙軸測量時按完全正相關(guān)處理，則合成后=+=2.4μmA.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：單軸測量時：==2.4（μm）同理兩軸測量時：==4.0（μm）A.5擴展不確定度：取，則單軸測量時：==4.8μm兩軸測量時：==8.0μm距離測量為L=100mm時，尺寸測量的不確定度均采用=8.0μm，。附錄B弓高弦長測量圓弧半徑的不確定度評定：B.1概述1.1測量依據(jù)：JJF-2020《一維、二維幾何尺寸測量校準(zhǔn)規(guī)范》。1.2環(huán)境條件：（20±2）℃1.3測量標(biāo)準(zhǔn)：工具顯微鏡：測量范圍（200×100）mmMPE:±(1+L/100)m1.4測量方法：平面內(nèi)常用圓弧半徑測量。一般采用弓高弦長法測量圓弧半徑，選取圓弧的一部分，利用影像法分別測出弓高和弦長，再計算出圓弧半徑即可。1.5測量對象：被測工件的圓弧半徑1.6評定結(jié)果的使用在符合上述條件下的測量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。B.2數(shù)學(xué)模型：弓高弦長法測量圓弧半徑：R=（其中—弓高，L—弦長）B.3方差和靈敏系數(shù)：傳播系數(shù)：=，=合成不確定度：=B.4不確定度來源和不確定度分量的評定：下面以弓高為：32mm，弦長為94mm，則其半徑為：50.516mm為例，估算其不確定度。其弦長和弓高的不確定度分量參見前面的兩點距離測量時一致，其數(shù)據(jù)列表如下。R≈50mm不確定度分量弓高不確定度分量值（μm）弦長不確定度分量值（μm）重復(fù)性0.5*0.580.5*0.73工具顯微鏡示值誤差0.4*0.580.6*0.73阿貝誤差對測量結(jié)果的影響1.2*0.581.2*0.73環(huán)境溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度0.4*0.581.1*0.73被測工件和顯微鏡的熱膨脹系數(shù)差0.1*0.580.2*0.73被測件測量基準(zhǔn)面與被測量輪廓邊沿的的垂直度1.2*0.581.2*0.73合成不確定度=2.3（μm）1.11.6擴展不確定度=5μm，=2。R≈100mm不確定度分量弓高不確定度分量值（μm）弦長不確定度分量值（μm）重復(fù)性1.1*1.91.1*1.1工具顯微鏡示值誤差0.5*1.90.8*1.1阿貝誤差對測量結(jié)果的影響1.2*1.91.2*1.1環(huán)境溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度0.4*1.91.8*1.1被測工件和顯微鏡的熱膨脹系數(shù)差0.1*1.90.2*1.1被測件測量基準(zhǔn)面與被測量輪廓邊沿的的垂直度1.7*1.91.7*1.1合成不確定度=5.1μm4.42.6擴展不確定度=11μm，=2。R≈500mm不確定度分量弓高不確定度分量值（μm）弦長不確定度分量值（μm）重復(fù)性1.1*48.51.1*3.5工具顯微鏡示值誤差0.4*48.50.8*3.5阿貝誤差對測量結(jié)果的影響1.2*48.51.2*3.5環(huán)境溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度0.2*48.51.8*3.5被測工件和顯微鏡的熱膨脹系數(shù)差0.1*48.50.2*3.5被測件測量基準(zhǔn)面與被測量輪廓邊沿的的垂直度1.7*48.51.7*3.5合成不確定度=117.4μm116.514.9擴展不確定度=235μm，=2。附錄C影像法測量角度的不確定度評定C.1概述1.1測量依據(jù)：JJF-2020《一維、二維幾何尺寸測量校準(zhǔn)規(guī)范》。1.2環(huán)境條件：（20±2）℃1.3測量標(biāo)準(zhǔn)：工具顯微鏡：測量范圍（200×100）mmMPE:±(1+L/100)m1.4測量方法：分別用工具顯微鏡測角目鏡和分度臺測量角度測件得到測量值1.5測量對象：角度測件1.6評定結(jié)果的使用在符合上述條件下的測量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。測量方法C.2測量模型：=或=C.3方差和靈敏系數(shù)：靈敏系數(shù)：=1，=1合成不確定度：=兩個量考慮為正相關(guān)，則：=2C.4不確定度來源和不確定度分量的評定C.4.1測量重復(fù)性：在工具顯微鏡上對所需測量角度邊沿線重復(fù)瞄準(zhǔn)十次并讀取相應(yīng)讀數(shù)，記錄于下表(邊沿一般的工件):序號測角目鏡測量值（′）殘差（′）分度臺測量值（″）殘差（″）151.410-2.423-0.6130.632-1.612-0.4440.4141.6551.4130.663-0.612-0.4740.411-1.4840.4130.693-0.612-0.4103-0.6141.6平均值3.6S=1.0（′）12.4S=1.3（″）測角目鏡：=S=1.0（′）分度臺：=S=1.3（″）C.4.2工具顯微鏡測角目鏡（或分度臺）測