(高清版)GBT 16857.7-2022 產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS) 坐標測量系統(tǒng)（CMS）的驗收檢測和復檢檢測 第7部分：配置影像探測系統(tǒng)的坐標測量機

產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I Ⅲ 1 1 2 75環(huán)境和計量要求 85.1環(huán)境條件 85.2操作條件 8 96驗收檢測和復檢檢測 6.2長度測量誤差 6.4長度測量誤差重復精度Rs或Ru 6.5探測性能(PFzp) 7合格判定 207.1驗收檢測 207.2復檢檢測 21 218.1驗收檢測 218.2復檢檢測 218.3期間核查 9產(chǎn)品文件和數(shù)據(jù)頁中的說明 22附錄A(資料性)期間核查 A.1CMM的期間核查 24A.2期間核查及與規(guī)范的比對 附錄B(規(guī)范性)代表參考檢測長度的標準器 B.1通則 25 26B.4使用單向檢測長度的等效雙向測量 27Ⅱ附錄C(資料性)檢驗垂直度誤差的替代方法 30 C.3測量方位 30C.4測量程序 30C.5檢測結(jié)果的處理 30 32 33E.1概述 E.2關于標準及其使用的信息 E.4相關的標準 Ⅲ究、測量應用實踐經(jīng)驗總結(jié)等開展制定的坐標測量機驗收檢測和復檢檢測推薦性國家標準。 V第13部分：光學三維坐標測量機。目的在于規(guī)定光學三維坐標測量機1產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)坐標測量系統(tǒng)(CMS)的驗收檢測和復檢檢測第7部分：配置影像探測系統(tǒng)的坐標測量機1范圍本文件規(guī)定了驗證用于測量尺寸的坐標測量機性能的驗收檢測方法，以本文件只適用于按離散點探測模式進行操作的任一形式的配置影像探測——使用其他類型光學測頭的坐標測量機。但各方在達成一致的情況下，可將本文件規(guī)定了驗證由制造商或用戶指定的坐標測量機的性能要求的驗收2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不ISO10360-1:2000產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第1部natemeasuringmachines(CMM)—Part1:Vocabulary]ISO10360-2產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第2部分：用于測testsforcoordinatemeasuringmachines(CMM)—Part2:CMMsusedformeasuringsions]ISO14253-1產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)工件與測量設備的測量檢驗第1部分：按規(guī)范驗證合workpiecesandmeasuringequipment—Part1:Decisionrulesforve2GB/T16857.7—2022/IISO17450-1產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)通用概念第1部分：幾何規(guī)范和檢驗的模型[Geometricalproductspecifications(GPS)—GeneralISO/TS23165產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)坐標測量機的檢測不確定度評估指南[Geometricalproductspecifications(GPS)—GuidelinesfortheevaluationofcoordinISO/IEC指南99國際計量學詞匯基本概念和通用概念及相關術(shù)語(VIM)[Internationalvocab-ularyofmetrology—Basicandgeneralconceptsandassociatedterms(VIMISO10360-1,ISO10360-2,ISO14253-1,ISO17450-1,ISO/TS23165和ISO/IEC指南99界定的視場fieldofview;FOV見圖1。視場中用于確定測量點的有效圖像區(qū)域(ROI)。見圖1。熱膨脹系數(shù)coefficientofthermalexpansion;CTEα材料在20℃的線性熱膨脹系數(shù)。3CTE范圍為8×10-?℃-1~13×10-?℃-1的材料。雙向長度測量誤差bidirectionallengthmeasurementerror使用影像測頭坐標測量機對參考檢測長度的每端獲取單個探測點(或等效4GB/T16857.7—2022/I雙向長度測量誤差重復精度repeatabilityrangeofthebidirectionalle用坐標測量機測量一個雙向參考檢測長度時，3次重復的長度測量誤差的使用影像測頭坐標測量機對參考檢測長度的每端獲取單個探測點(或等效方Ru用坐標測量機測量一個單向參考檢測長度時，3次重復的長度測量誤差的變化范圍(最大值減最對于名義上垂直于影像測頭測量平面的雙向參考檢測長度，對其每端獲取單個探測點(或等效方對于名義上垂直于影像測頭測量平面的單向參考檢測長度，對其每端獲取單個探測點(或等效方對于名義上平行于影像測頭測量平面的雙向參考檢測長度，對其每端獲取單個探測點(或等效方對于名義上平行于影像測頭測量平面的單向參考檢測長度，對其每端獲取單個探測點(或等效方5在影像測頭視場(名義上平行于影像測頭測量平面)內(nèi)的任意位置，對參考檢在影像測頭視場(名義上平行于影像測頭測量平面)內(nèi)的任意位置，對參考檢影像測頭坐標測量機以離散點探測模式在圓形實物標準器上進行測量，測影像測頭坐標測量機以離散點探測模式在圓形實物標準器上進行測量，基雙向長度測量最大允許誤差maximumpermissibleerrorofbidirectional技術(shù)規(guī)范所允許的雙向長度測量誤差Eg的極限值。6單向重復精度最大允許限maximumpermistXY平面雙向長度測量最大允許誤差maximumpermissibleerroroftheXYbidirectionalXY平面單向長度測量最大允許誤差maximumpermissibleerroroftheXYunidirectional7技術(shù)規(guī)范所允許的影像測頭單向長度測量誤差Euv的極限值。技術(shù)規(guī)范所允許的探測誤差PF?p的極限值。技術(shù)規(guī)范所允許的影像測頭探測誤差PFvzp的極限值。本文件所使用的符號如表1所示。符號單向長度測量誤差重復精度Z軸雙向長度測量誤差Z軸單向長度測量誤差X軸雙向長度測量誤差X軸單向長度測量誤差Z軸雙向長度測量最大允許誤差Z軸單向長度測量最大允許誤差8表1符號(續(xù))符號9有的影像測頭坐標測量機為三維測量而設計，有的則不具備三維測量能力。為了使規(guī)范具有一定a)對于能夠在量程范圍內(nèi)任意位置進行三維空間測量的影像測頭坐標測量機，本文件允許兩種2)分量法包括以下3個MPE值：由復合法和分量法得到的MPE值不一定能直接比較。量誤差的MPE值：個長度測量誤差的MPE值：探測誤差Ppzp和影像測頭探測誤差Prvzp不應超過各自的最大允許誤差PF?D,MPe和PFv?D,MPE,長度測量誤差的重復精度(Rs或Ru)不應超過各自的重復精度最大允許限(RB,MpL或Ru,MpL),當工件質(zhì)量達到評估坐標測量機性能規(guī)定的 制造商可規(guī)定坐標測量機支撐表面(測量工作臺)上單位面積的最大負載限值(kg/m2),或獨立點負載值(kg/cm2),或同時規(guī)定兩者。對于點接觸的負載，任何接觸點的負載不應超過其他接觸點負載的2倍；驗收檢測按照制造商的規(guī)范以及與本文件規(guī)范一致的程序進行。制造商可按照附錄B和附錄D對于所有檢測，可能需要進行一些額外的測量。建議找正的方法和校準標準器時所采用的方法制造商宜在資料表中明確規(guī)定所有檢測使用的影像測頭配置。若制造商沒有規(guī)定影像測頭配檢測中使用的算法和參數(shù)宜是檢測正常工件時使用的。不宜使用額外的濾波或其他優(yōu)化。評估方法的原理是使用已校準、可溯源到米的檢測長度來確定坐標測量機是評估過程中應對5個不同的參考檢測長度進行測量，每個長度測量3次，然后值進行比較。示值以投影到找正方向上的點到點長度測量方式得到。每個點應使用單個測量窗口測量。測量窗口的尺寸不應大于視場的10%。為了能將坐標測量機的長度測量值與檢測長度的校準值進行比較，需將檢測長度做正確的找正。如果檢測長度的校準證書提供了找正的操作說明，那么宜在長度測量之3次重復測量中的每次測量按照以下方式進行：設校準長度的一端標記為“A”,另一端標記為他測量序列。3次重復測量中的每次測量應有其單獨的測量點。在一般情況下，B?、B?和B?應是同一量A?和B?之間不準許有找正點。對于無工件熱膨脹補償功能的坐標測量機，若不修正坐標測量機和參考檢測長度之間熱膨脹偏對于具有工件熱膨脹補償功能的坐標測量機，熱因素導致的誤差會明顯減小述輸入標準器的CTE值和溫度。這只有在由坐標測量機軟件執(zhí)行溫度補償?shù)那闆r下才被允許。不準每個方位的最長參考檢測長度應至少是坐標測量機在該檢測方向上最大量程的66%。因此沿著對角線放置的最小容許的最長參考檢測長度，會比沿著軸向放置的要長。每個參方向的長度明顯不同。這些長度應均勻的分布在測量方向上。通常情況下，不同方位的5個參考檢測制造商應說明參考檢測長度CTE值的上限(下限可選)。制造商可對參考檢測長度的CTE進行校準。制造商應指明參考檢測長度CTE的不確定度(k=2)最大允許值。在參考檢測長度是由一個單向長度和一個短雙向長度(按照附錄B)組合而成的情況下，其CTE應被看作單向長度的CTE。除非制個解釋性注釋來描述參考檢測長度的CTE。對于Eg、Eu、EBxy和Euxy,如果制造商規(guī)范中說明了參考檢測長度是非常規(guī)CTE材料，且CTE小于2×10-?℃-1,那么需要按照6.2.3.3和6.2.5.3描述的方式執(zhí)行一項附加測量。能依據(jù)附錄D的要求對低CTE的檢測長度做數(shù)學修正，使之表面上呈現(xiàn)為常規(guī)CTE材料的檢測見附錄B中的參考檢測長度實例。6.2.3長度測量誤差Eg或Eu5個不同的參考檢測長度應被放置在坐標測量機測量空間中7個不同方位(位置和方向)的每一處，每個長度應測量3次，總共105個測量值。7個方位中的4個應為空間對角線，如表2所示。用戶制造商可自行規(guī)定坐標測量機每個軸(即方位5、6和7)雙向或單向檢測長度的最大允許誤差。 測量空間中的方向1沿空間對角線從點(1,0,0)到(0,1,1)必需2沿空間對角線從點(1,1,0)到(0,0,1)必需3沿空間對角線從點(0,1,0)到(1,0,1)必需4沿空間對角線從點(0,0,0)到(1,1,1)必需5平行于坐標測量機標尺從點(0,1/2,1/2)到(1,1/2,1/2)6平行于坐標測量機標尺從點(1/2,0,1/2)到(1/2,1,1/2)7平行于坐標測量機標尺從點(1/2,1/2,0)到(1/2,1/2,1)注：本表假定測量空間的對角以(x,y,z)坐標表示為(0,0,0)和(1,1,1)。對于軸長比例過高的坐標測量機，建議制造商和用戶在達成一致的情況下增位。高軸長比坐標測量機通常是指最長軸的長度至少是長度居中的軸的3倍。推薦測量方位在垂直于3次。對于5個參考檢測長度，每個獲取3個測量值。對于特定類型檢測長度的測量程序，見附錄B。針對所有7個測量方位重復測量過程，得到105個參考檢測長度的測量結(jié)果。度，應執(zhí)行一項基于常規(guī)CTE材料參考檢測長度的附加測量。常規(guī)CTE材料的檢測長度應大于0.5m或坐標測量機最長軸量程的50%中的較小者。該測量應位于坐標測量機測量空間的中心，并平行于一個軸。測量應重復3次。制造商可校準這個檢測長度的CTE。對于所有的105個測量結(jié)果和6.2.3.3中的3個附加測量(如果需要),通過計算每個檢測長度的示值與校準值(校準值作為長度的約定真值)的差得到每個長度的測量誤差Eg或Eu。如果坐標測量機有相應的輔助裝置，可對參考檢測長度的特定測量值進行系統(tǒng)誤差或熱誤差(包括以圖表(ISO10360-1:2000中圖12、圖13或圖14)所示的MPE的表達方式在圖表中繪制所有的6.2.4Z軸長度測量誤差Egz或Euz5個不同的參考檢測長度應朝向影像測頭測量平面的名義垂直方向?？捎捎脩糁付ㄎ恢?。對于5個參考檢測長度，每個獲取3個測量結(jié)果，總計得到15個參考檢測長度的測量結(jié)果。對于對于所有的15個測量結(jié)果，通過計算每個檢測長度的示值與校準值(校準值作為長度的約定真值)的差得到每個長度的測量誤差Eaz或Euz。如果坐標測量機有相應的輔助裝置，可對參考檢測長度的特定測量值進行系統(tǒng)誤差或熱誤差(包括熱膨脹)修正。在環(huán)境條件滿足5.1的要求時，不應以手工方以圖表(ISO10360-1:2000中的圖12、圖13或圖14)所示的MPE的表達方式在圖表中繪制所有5個不同的參考檢測長度應放置在名義上平行于影像測頭測量平面的4個不同方位(位置和方向)。其中，2個方位應放置在平面對角線位置。用戶可指定其余的2個方位，默認方位名義上平行于坐標測量機的每個軸(X軸和Y軸)。這4個不同的測量方位可處于不同、但名義上相互平行的平對于5個參考檢測長度，每個獲取3個測量結(jié)果。對于特定類型檢測長度的測量程序，見附錄B。針對所有4個測量方位重復測量過程，得到60個參考檢測長度的測量結(jié)果。長度，應執(zhí)行一項基于常規(guī)CTE材料參考檢測長度的附加測量。常規(guī)CTE材料的檢測長度應大于0.5m或坐標測量機X軸或Y軸量程的50%。該測量應位于坐標測量機測量空間的中心，并平行于X軸或Y軸。測量應重復3次。制造商可校準這個檢測長度的CTE。對于所有的60個測量結(jié)果和6.2.5.3中的3個附加測量(如果需要),通過計算每個檢測長度的示值與校準值(校準值作為長度的約定真值)的差得到每個長度的測量誤差Eexy或Euxy。如果坐標測量機有相應的輔助裝置，可對參考檢測長度的特定測量值進行系統(tǒng)誤差或熱誤差(包以圖表(ISO10360-1:2000中圖12、圖13或圖14)所示的MPE的表達方式在圖表中繪制所有的6.2.6影像測頭長度測量誤差Eav或Euv5個不同的參考檢測長度應放置在名義上平行于影像測頭測量平面的4個不同方位(位置和方向)。其中，2個方位應是視場的對角線。用戶可指定其余2個方位，默認方位名義上平行于坐標測量對于5個參考檢測長度，每個獲取3個測量結(jié)果。對于特定類型檢測長度的測量程序，見附錄B。針對所有4個測量方位重復測量過程，得到60個參考檢測長度的測量結(jié)果。對于所有的60個測量結(jié)果，通過計算每個檢測長度的示值與校準值(校準值作為長度的約定真值)的差得到每個長度測量誤差Egv或Euv。如果坐標測量機有相應的輔助裝置，可對參考檢測長度的特定測量值進行系統(tǒng)誤差或熱誤差(包括熱膨脹)修正。在環(huán)境條件滿足5.1的要求時，不應以手工方式以圖表(ISO10360-1:2000中圖12、圖13或圖14)所示的MPE的表達方式在圖表中繪制所有的6.3垂直度誤差Es評估方法的原理是使用已校準、可溯源到米的直角尺來確定影像測頭坐標測評估方法的具體實施方式應通過在直角尺上測量6個不同的位置(1個零點和5個測量點),并將測量結(jié)果與直角尺的校準值進行比較。直角尺需要與坐標測量機運動的XY平面找正，示值通過測量直角尺的測量通常需要將某種指示表或指示表頭固定在坐標測量機上。如果需要，應由檢測人員垂直度測量至少應覆蓋坐標測量機Z軸最大量程的66%。測量位置之間的距離在平行于Z軸方向至少應為Z軸最大量程的10%。在直角尺上的每個測量位置應相對于直角尺的參考平面校準。直角尺上尺寸和測量位置的要求如圖2所示。圖2檢測垂直度誤差Eso的直角尺參考直角尺放置的第一個測量方位應使直角尺的參考表面名義上平行于坐標測量機運動的可能做不到或非常困難。如果使用外置指示表限制了坐標測量機中的度Rg或Ru。以圖表(ISO10360-1:2000中圖12、圖1389765口32212223視場圖3測量Prp的25個測量點在整個視場中滿足6.5.3.4要求的一種允許的分布模式和可能分布6.5.4檢測結(jié)果處理使用所有25個測量點計算高斯擬合圓，針對每個測量點計算高斯徑向距離R。計算25個高斯徑向距離的變化范圍Rm-Rmn,將其作為探測誤差PF?D。6.6影像測頭探測誤差Prv?p影像測頭探測誤差評估方法的原理是通過計算高斯擬合圓的中心到各個測量點距離的變化范圍來確定坐標測量機是否滿足規(guī)定的影像測頭探測最大允許誤差PrvzD,MPE。檢測圓的直徑應在視場最短軸長度的10%～30%之間。6.6.3.3將檢測圓放置到名義上平行于影像測頭聚焦平面的位置?！脩艨梢栽谟跋裉綔y系統(tǒng)的圖像內(nèi)靈活指定檢測圓的位置。圖4顯示了一種可選的位置。本檢測只應選擇一個位置。圖4中檢測圓的位置是滿足本條要求的眾多可能選項之一，不宜作——應使用25個不同的測量窗口。使用所有25個測量點計算高斯擬合圓。對于25個測量點的每一個計算高斯徑向距離R。 ——按照ISO10360-1:2000中圖12、圖13或圖14的形式繪 直度誤差(Esa)在制造商規(guī)定的對應垂直度最大允許誤差(Eso,MPE)范圍內(nèi)，并按照。對于這種情況，影像測頭坐標測量機的驗證不要求這些檢測內(nèi)容對于Es或Eu檢測，按照6.2.3要求的35組(如果要求6.2.3.3檢測，則是36組)3次重復測量測量3次。GB/T16857.7—2022/ISO10在組織內(nèi)部的質(zhì)量保證體系中，可周期性地使用簡化的復檢檢測來檢查坐標的最大允許誤差和最大允許限的要求。本文件規(guī)定的性能驗證可通過減少測量次數(shù)和測量方位(見附錄A)。第4章中的符號不適合用在產(chǎn)品文件、圖樣、數(shù)據(jù)頁等文件中。表3給出了適用本文件使用的符號本文件使用的符號上。例如，在每個體對角線上測量單個檢測長度通常比沿CMM軸測量5個檢測長度更容易揭示(規(guī)范性)B.1通則根據(jù)本文件程序測量的參考檢測長度，被設計用于檢測3種類型的CMM誤差：b)與影像探測系統(tǒng)相關的誤差；c)基于參考檢測長度端面上的單個探測點進況下，經(jīng)雙方同意可使用其他方法生成參考檢測長度。這些可能包括通過端器，則激光自帶軟件中的工件CTE應設置為0。如果在具備溫度補償功能的CMM上使用激光干涉儀坐標的空間距離，并與激光干涉儀指示的距離進行比較。確保用于計算誤差的CMM坐標包括探測過B.2雙向測量B.2.1一般要求雙向檢測長度的測量要求在適當校準的雙向量規(guī)的每個徑向相對端探測一在CMM正常運行情形下從任何允許的方向逼近，如圖B.1。內(nèi)部和外部雙向檢測長度不應在測量線圖B.1雙向檢測長度示例，圖中均基于量規(guī)的兩個相對端面上的單個探測點進行測量B.2.2量塊和線寬標準器(以雙向方式測量)雙向參考檢測長度可使用經(jīng)校準的量塊或線寬標準器來生成，量塊或線寬標準器采用單點對單點法測量。B.2.3步距規(guī)或線紋尺(以雙向方式測量)雙向參考檢測長度可使用經(jīng)校準的步距規(guī)或線紋尺生成，步距規(guī)或線紋尺采用單點對單點雙向方法測量。B.2.4球棒/球板/多圓標準器(以雙向方式測量)雙向參考檢測長度可使用球棒/球板或多圓標準器(有時稱為點板或網(wǎng)點板)生成，其長度等于經(jīng)校準的球/圓中心至中心長度加上每個球/圓校準直徑的一半。該量規(guī)以單點對單點雙向方式測量。B.2.5圓形/球形標準器(以雙向方式測量)雙向參考檢測長度可使用單個球形或圓形標準器生成，其長度等于球體或圓形的校準直徑。該量規(guī)以單點對單點雙向方式測量。B.3單向測量B.3.1一般要求就本文件而言，單向檢測長度是任何非雙向檢測長度。它們包括單向測量的步距規(guī)、球板和球棒的中心距，以及一些激光干涉測量方法(見圖B.2)。下面介紹幾種可能的單向測量方法。當使用影像測頭坐標測量機時，探測方向通常與被探測表面無關。在本文件中，探測點應從坐標測量機正常運行狀況下允許的任何方向接近。圖B.2單向測量示例圖B.2單向測量示例(續(xù))B.3.2步距規(guī)或線紋尺(以單向方式測量)單向參考檢測長度可由采用單點對單點單向方法測量的校準步距規(guī)或線紋尺來生成。B.3.3圓板/點板(以中心之間的單向距離測量)單向參考檢測長度可使用圓板標準器生成，其長度等于經(jīng)校準的圓心到圓心長度。每個圓僅使用單向參考檢測長度可由采用單點對單點單向方法測量的經(jīng)校準B.3.5多量塊單向參考檢測長度可通過堆疊(或研合)兩個或多個經(jīng)校準的量塊并用單點測量每個量塊的可接觸B.3.6無接觸探測的單向激光干涉測量在某些情況下(特別是大型CMM),用反射器替換探測系統(tǒng)然后用激光干涉法測量CMM的位移考檢測長度的檢測長度。等效的雙向參考檢測長度能使用單向參考長度和雙向參考長度的算術(shù)和B.4.2短雙向檢測長度大量程的10%。雙向檢測長度的最小默認長度為影像探測系統(tǒng)視場的10%。B.2中描述了雙向檢測B.4.3.1一般要求定進行測量。當使用單向和雙向檢測長度進行等效雙向測量時，不要求使用單個探測點測量單向檢測為了生成經(jīng)校準的步距規(guī)或線紋尺的單向測量，可針對每個測量面用3為了生成經(jīng)校準的臺階規(guī)的單向測量，可針對每個測量面用3個離散探測點(在同一目標點)進行通過堆疊(或研合)兩個或多個經(jīng)校準的量塊，并用3個探測點(在同一目標點)測量每個量塊的可B.4.3.6無接觸探測的單向激在某些情況下(特別是大型CMM),用反射器替換探測系統(tǒng)然后用激光干涉法測量CMM的位移B.4.4測量程序?qū)τ诿總€待測測量線，按照B.4.2中所述的方式測量一個短雙向檢測長度。短雙向檢測長度的方度可固定在CMM工作臺表面附近。每個測量線上包含5個長度，針對每一個長度，測量3次單向參考檢測長度建等效雙向檢測長度的示值誤差。對每條測量線的所有5個長度重復上述步驟，每條測量線總共包含15個單向測量和3個短雙向檢測長度的測量。GB/T16857.7—2022/I(資料性)垂直度誤差(Eso,MPe)的檢測方法通常需