水准式车轮定位测量仪校准规范

1水准式车轮定位测量仪校准规范本规范适用于水准式车轮定位测量仪(以下简称车轮定位仪)的校准。2引用文件GB/T3730.3—1992汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括修改单)适用于本规范。3术语和计量单位GB/T3730.3—1992界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1车辆支承平面supportingplaneofvehi用于测量车辆尺寸参数时，支承车轮的平坦、坚实的水平面。简称X平面。3.2车辆纵向对称平面longitudinalplaneofsymmetryofvehicle[GB/T3730.3一线段AB的垂直平分平面。A和B两点为通过同一轴上两端车轮轴线的X平面的垂面与通过车轮中心平面的交线△与X平面的交点(见图1)。简称Y平面。3.3车轮外倾角camberangle[GB/T3730.3—1992,3.25]在过车轮轴线且垂直于X平面的平面内，车轮轴线与水平线之间所夹锐角。如图2所示，用符号a表示，单位为度()。23.4主销内倾角kingpininclination[GB/T3730.3—1992,3.26]在同时垂直于X和Y平面的平面内，由真实(或假想)的转动主销轴线在该平面上的投影线与X平面的垂线所夹的锐角。如图3所示，用符号β表示，单位为度(°)。3.5主销后倾角kingpincastorangle过车轮中心的铅垂线和真实(或假想)的转动主销轴线在Y平面的投影线所夹的锐角。如图4所示，用符号γ表示，单位为度(°)。3.6前束toe-in同轴上两轮轮辋内侧轮廓线的水平直径的端点为等腰梯形的顶点，等腰梯形的前后底边长度之差(A-B)。如图5所示，单位为毫米(mm)。3水准测量器如图6所示，它由四组水准泡组成。水准泡A用于车轮外倾角(以下简称外倾角)的测量；水准泡B用于主销后倾角测量；水准泡C用于主销内倾角测量；水准泡D用于整个水准测量器的水平校准。外倾角水泡角度示值与该水准泡轴线的水销后倾角与主销内倾角水泡角度示值与该水准泡轴线的水平倾斜角度有比例系数为m陆的比例关系(见附录A)。转θ角，然后再将车轮向右(或向左)旋转θ角。前轮外倾角测量前轮外倾角测量(A水泡)水准测量器水平调整(D水泡)Q前轮外倾角置D气泡居中，读出A气泡的值(度)1转向节主销后倾角(度)前轮外传20°置D气泡居中，谓整B气泡至0,向内转前轮20°,置D气泡再次居中，读出B气泡的值转肉节主销后领角转向节主销后倾角测量(B水泡)\转向节主销内倾角测量(C水泡)磁性吸座④B图6水准测量器外形前束尺由三节管子组成，其中两节可拉伸，另外一节的测头可以小范围弹性伸缩(内有弹簧),其中有指标线和刻度线。计量性能要求见表1。4分度值示值误差水准测量器外倾角A(a):-5°~0～+5°士0.5°或主销后倾角B(Y):-3°~0～+10°主销内倾角C(β):0～16°转盘刻度：-50°~0～+50°士1.0°前束尺6校准条件6.1环境条件环境温度：0℃~40℃;环境湿度：不大于85%RH。6.2校准用标准器6.2.1角度标准装置a)旋转角度测量范围一般不小于30°;b)旋转轴水平调节灵敏度一般不大于3';c)旋转角度示值误差一般不超过±3';d)辅助直角座具体要求见附录B。6.2.2条式水平仪分度值0.10mm/m。6.2.3经纬仪或角度测量仪a)经纬仪DJ₆级；b)角度测量仪示值误差一般不超过±3'。6.2.4钢直尺7校准项目和校准方法7.1水准测量器校准7.1.1主销内倾角如图7所示，用水平仪将角度标准装置旋转轴调至水平(水平度不大于0.20mm/m),水准测量器的磁性吸铁座吸附在角度标准装置旋转轴的铅垂端面上，使水准测量器的A(a)水泡及B(Y)水泡轴线基本上与角度标准装置旋转轴平行。5角度标准装置角度标准装置水准测量器磁性吸座水准测量器C(β)水泡水准测量器B(Y)水泡水准测量器A(α)水泡水准测量器D水泡图7主销内倾角校准时水准测量器安置示意图调整好D水泡的水平。旋转主销内倾角调节螺丝，使C(β)以水泡的一端(左或右端)对准0°刻线、角度标准装置角度示值取“0”。主销内倾角调节螺丝固定不动。旋转角度标准装置使水泡的一端(左或右端)逐次对准5°、10°和15°刻线，分别读取角度标准装置角度示值θ₁,θ₂,θ₃,按公式(1)、公式(2)计算主销内倾角示值误差及△β——第i测量点(i=1,2,3)水准测量器主销内倾角的示值误差，单位δβ——第i测量点水准测量器主销内倾角的相对误差，%;β——第i测量点水准测量器主销内倾角水泡的一端(左或右端)对准刻线的示值，单位度();0;——第i测量点角度标准装置角度示值，单位度(°);po——比例系数(与转盘左、右转动角度θ有关),见附录A。7.1.2外倾角及主销后倾角如图8所示，水准测量器的磁性吸座吸附在角度标准装置辅助直角座平面上，使水准测量器的C(β)水泡轴线基本上与角度标准装置旋转轴平行。调整好D水泡的水平。a)外倾角将A(a)水泡的一端(左或右端)对准0°刻线，角度标准装置角度示值取“0”;旋转角度标准装置使水泡的一端(左或右端)逐次对准+1°、+3°和+5°刻线，分别读取角度标准装置角度示值φ,q₂,φ₃,按公式(3)、公式(4)计算车轮外倾角示值误差及相对误差。a;——第；测量点水准测量器外倾角水泡的一端(左或右端)对准刻线的示值，单位度();然后角度标准装置反向旋转，使水泡的一端(左或右端)逐次对准一1°、一3°和-5°刻线，分别读取角度标准装置角度示值，同样按公式(3)、公式(4)计算车轮外旋转主销后倾角调节螺丝，使B(Y)水泡的一端(左或右端)对准0°刻线、角度一端(左或右端)逐次对准-3°、+3°、+6°和+9°刻线，分别读取角度标准装置角度示值山，,k,,按公式(5)、公式(6)计算主销后倾角示值误差及相对误差。△Y第k测量点(k=1,2,3,4)水准测量器主销后倾角的示值误差，单位Y第k测量点水准测量器主销后倾角水泡的一端(左或右端)对准刻线的示值，单位度();7——比例系数(与转盘左、右转动角度θ有关),见附录A。677.2转盘校准7.2.1用经纬仪校准将经纬仪安置在被校转盘上，调整好经纬仪的水平、并使经纬仪竖轴中心基本落在被校转盘中心上。将经纬仪垂直度盘处于90°(或270°)位置上垂直锁紧望远镜，使其在垂直方向上无法转动。在被校转盘的指标线对准0°刻度线时，用望远镜瞄准远处(>15m)目标线A(自定),读取经纬仪水平度盘示值wo,逆时针(或顺时针)转动被校转盘(经纬仪同步随转盘转动)对准10°刻度线，此时，固定转盘不动、经纬仪水平度盘反向旋转，望远镜再次瞄准目标线A,读取经纬仪水平度盘示值w₁;按同样方法转盘分别对准20°、30°刻度线，读取经纬仪水平度盘示值w₂和w₃;按公式(7)计算转盘示值误差。式中：|w₄-w₀|应取锐角值；△G——转盘示值误差，单位度(°);G,——第n测量点转盘示值，单位度();u₄——第n测量点经纬仪水平度盘示值，单位度(°);w₀——转盘对准0°刻度线时，经纬仪水平度盘示值，单位度(°)。按同样方法，转盘顺时针(或逆时针)转动，校准相应的10°,20°,30°刻线。7.2.2用角度测量仪校准使被校转盘中心与角度测量仪度盘中心对正重合，在转盘的指标线对准0°刻度线时使角度测量仪零点刻度线与之对齐，逆时针(或顺时针)转动被校转盘(角度测量仪同步随转盘转动)对准10°刻度线，读取角度测量仪相应的读数值r₁,按同样方法转盘分别对准20°、30°刻度线，读取角度测量仪相应的读数值r₂和r₃,按公式(8)计算转盘示值误差。△p₄——转盘示值误差，单位度(°);P₄——第n测量点转盘示值，单位度();ta——第n测量点角度测量仪示值，单位度()。7.3前束尺校准用钢直尺测量前束尺示值部分0～+10mm、0～+20mm、0～+30mm、0～-10mm、0～-20mm、0～—30mm刻线间的实际值，按公式(8)计算前束尺示值误差。式中：8Lo₄——第t测量点钢直尺示值，mm。8校准结果表达8.1经校准的水准式车轮定位测量仪，填发校准证书，校准证书内页的内容见附录C。8.2水准式车轮定位测量仪校准结果的不确定度按JJF1059的要求评定，不确定度评定的实例见附录E。水准式车轮定位测量仪的复校时间间隔建议为1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。9图A.1主销后倾角测量原理示意图假设只存在转动主销后倾角γ。QO为转动主销轴，处于铅垂面YOZ内，∠QOZ即为转动主销后倾角γ;AO为车轴，处于OX轴上，∴AO⊥QO。BO为车轮右转θ角的车轴(B不在水平面S内，低于水平面；B'为B在水平面上的投影点，∴BB'⊥S平面、BB'⊥OB'、BB'⊥AB';∠BOB'=4;∠AOB'=0);CO为车轮左转θ角时的车轴(C不在水平面S内，高于水平面；C'为C在水平面∵QO⊥AO、QO⊥BO;∴QO⊥平面AOB平面AOC平面AOC∵∠(平面AOC与平面AOC'夹角)=∠CDC'=∠QOZ=γAO为车轴(R)=BO=COOB'=BO×cos=R×cos(4为车轮右转θ时的车轴水平倾斜角)同理为减小实际存在的主销内倾角影响JJF1377—2012实际校准时，车轮右转θ时将倾斜角调整为零，即ψ=0,则上公式就变成附录B辅助直角座具体要求B.1材料20#钢厚度3mm。附录C校准对象校准项目校准点校准结果水准测量器主销内倾角外倾角主销后倾角转盘刻度顺时针逆时针前束尺刻度一30mm附录D水准式车轮定位测量仪校准记录送校单位信息联系人联系电话邮编被校仪器信息仪器名称型号规格制造厂商生产日期出厂编号标准器信息标准器名称编号不确定度或准确度等级或最大允许误差合格证书号合格有效期至校准信息校准地点校准员核验员校准日期温度相对湿度示值误差水准测量器校准点123456主销内倾角示值(°)5标准值()误差(°)相对误差(%)车轮外倾角示值(°)标准值()相对误差(%)主销后倾角标准值()相对误差(%)转盘刻度示值(°)顺10顺20顺30逆10逆20逆30标准值()误差(°)前束尺刻度示值(mm)标准值(mm)误差(mm)注：本校准记录允许根据校准单位技术管理要求，作适当修改。水准式车轮定位测量仪水准测量器示值误差的不确定度评定E.1测量模型E.1.1建立测量模型如下：根据车轮转动主销内倾角的测量原理，被测车轮左转θ角(一般为20°)、再右转θ角时，水准式车轮定位测量仪上主销内倾角测量水准泡的变化值之间的关系，建立测量模型：式中：△β,水准测量器主销内倾角的示值误差，单位度(°);β——水准测量器主销内倾角水泡的一端(左或右端)对准刻线的示值，单位θ,——角度标准装置角度示值，单位度(°);7p——比例系数为1.46(见附录A)。由公式(E.1)得方差：式中：u(β)被检水准测量器引入的标准不确定度分量；u(θ:)角度标准装置引人的标准不确定度分量。E.1.3灵敏系数c(β)=af/aβ=1/1.46c(0₁)=af/aθ₁=-1根据公式(E.4)、公式(E.5)得标准不确定度：E.2不确定度来源E.2.1被检水准测量器引入的标准不确定度分量u(β)E.2.1.1由测量重复性引入的标准不确定度分量u₁(B)E.2.1.2由水准泡瞄准估读引入的标准不确定度分量u₂(β)E.2.2由角度标准装置引入的标准不确定度分量u(0₁)E.3标准不确定度分量E.3.1被检水准测量器引入的标准不确定度分量u(β)E.