(高清版)GBT 16857.7-2022 产品几何技术规范(GPS) 坐标测量系统（CMS）的验收检测和复检检测 第7部分：配置影像探测系统的坐标测量机

产品几何技术规范(GPS)国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I Ⅲ 1 1 2 75环境和计量要求 85.1环境条件 85.2操作条件 8 96验收检测和复检检测 6.2长度测量误差 6.4长度测量误差重复精度Rs或Ru 6.5探测性能(PFzp) 7合格判定 207.1验收检测 207.2复检检测 21 218.1验收检测 218.2复检检测 218.3期间核查 9产品文件和数据页中的说明 22附录A(资料性)期间核查 A.1CMM的期间核查 24A.2期间核查及与规范的比对 附录B(规范性)代表参考检测长度的标准器 B.1通则 25 26B.4使用单向检测长度的等效双向测量 27Ⅱ附录C(资料性)检验垂直度误差的替代方法 30 C.3测量方位 30C.4测量程序 30C.5检测结果的处理 30 32 33E.1概述 E.2关于标准及其使用的信息 E.4相关的标准 Ⅲ究、测量应用实践经验总结等开展制定的坐标测量机验收检测和复检检测推荐性国家标准。 V第13部分：光学三维坐标测量机。目的在于规定光学三维坐标测量机1产品几何技术规范(GPS)坐标测量系统(CMS)的验收检测和复检检测第7部分：配置影像探测系统的坐标测量机1范围本文件规定了验证用于测量尺寸的坐标测量机性能的验收检测方法，以本文件只适用于按离散点探测模式进行操作的任一形式的配置影像探测——使用其他类型光学测头的坐标测量机。但各方在达成一致的情况下，可将本文件规定了验证由制造商或用户指定的坐标测量机的性能要求的验收2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不ISO10360-1:2000产品几何量技术规范(GPS)坐标测量机的验收检测和复检检测第1部natemeasuringmachines(CMM)—Part1:Vocabulary]ISO10360-2产品几何技术规范(GPS)坐标测量机的验收检测和复检检测第2部分：用于测testsforcoordinatemeasuringmachines(CMM)—Part2:CMMsusedformeasuringsions]ISO14253-1产品几何技术规范(GPS)工件与测量设备的测量检验第1部分：按规范验证合workpiecesandmeasuringequipment—Part1:Decisionrulesforve2GB/T16857.7—2022/IISO17450-1产品几何技术规范(GPS)通用概念第1部分：几何规范和检验的模型[Geometricalproductspecifications(GPS)—GeneralISO/TS23165产品几何技术规范(GPS)坐标测量机的检测不确定度评估指南[Geometricalproductspecifications(GPS)—GuidelinesfortheevaluationofcoordinISO/IEC指南99国际计量学词汇基本概念和通用概念及相关术语(VIM)[Internationalvocab-ularyofmetrology—Basicandgeneralconceptsandassociatedterms(VIMISO10360-1,ISO10360-2,ISO14253-1,ISO17450-1,ISO/TS23165和ISO/IEC指南99界定的视场fieldofview;FOV见图1。视场中用于确定测量点的有效图像区域(ROI)。见图1。热膨胀系数coefficientofthermalexpansion;CTEα材料在20℃的线性热膨胀系数。3CTE范围为8×10-⁶℃-¹~13×10-⁶℃-¹的材料。双向长度测量误差bidirectionallengthmeasurementerror使用影像测头坐标测量机对参考检测长度的每端获取单个探测点(或等效4GB/T16857.7—2022/I双向长度测量误差重复精度repeatabilityrangeofthebidirectionalle用坐标测量机测量一个双向参考检测长度时，3次重复的长度测量误差的使用影像测头坐标测量机对参考检测长度的每端获取单个探测点(或等效方Ru用坐标测量机测量一个单向参考检测长度时，3次重复的长度测量误差的变化范围(最大值减最对于名义上垂直于影像测头测量平面的双向参考检测长度，对其每端获取单个探测点(或等效方对于名义上垂直于影像测头测量平面的单向参考检测长度，对其每端获取单个探测点(或等效方对于名义上平行于影像测头测量平面的双向参考检测长度，对其每端获取单个探测点(或等效方对于名义上平行于影像测头测量平面的单向参考检测长度，对其每端获取单个探测点(或等效方5在影像测头视场(名义上平行于影像测头测量平面)内的任意位置，对参考检在影像测头视场(名义上平行于影像测头测量平面)内的任意位置，对参考检影像测头坐标测量机以离散点探测模式在圆形实物标准器上进行测量，测影像测头坐标测量机以离散点探测模式在圆形实物标准器上进行测量，基双向长度测量最大允许误差maximumpermissibleerrorofbidirectional技术规范所允许的双向长度测量误差Eg的极限值。6单向重复精度最大允许限maximumpermistXY平面双向长度测量最大允许误差maximumpermissibleerroroftheXYbidirectionalXY平面单向长度测量最大允许误差maximumpermissibleerroroftheXYunidirectional7技术规范所允许的影像测头单向长度测量误差Euv的极限值。技术规范所允许的探测误差PF₂p的极限值。技术规范所允许的影像测头探测误差PFvzp的极限值。本文件所使用的符号如表1所示。符号单向长度测量误差重复精度Z轴双向长度测量误差Z轴单向长度测量误差X轴双向长度测量误差X轴单向长度测量误差Z轴双向长度测量最大允许误差Z轴单向长度测量最大允许误差8表1符号(续)符号9有的影像测头坐标测量机为三维测量而设计，有的则不具备三维测量能力。为了使规范具有一定a)对于能够在量程范围内任意位置进行三维空间测量的影像测头坐标测量机，本文件允许两种2)分量法包括以下3个MPE值：由复合法和分量法得到的MPE值不一定能直接比较。量误差的MPE值：个长度测量误差的MPE值：探测误差Ppzp和影像测头探测误差Prvzp不应超过各自的最大允许误差PF₂D,MPe和PFv₂D,MPE,长度测量误差的重复精度(Rs或Ru)不应超过各自的重复精度最大允许限(RB,MpL或Ru,MpL),当工件质量达到评估坐标测量机性能规定的 制造商可规定坐标测量机支撑表面(测量工作台)上单位面积的最大负载限值(kg/m²),或独立点负载值(kg/cm²),或同时规定两者。对于点接触的负载，任何接触点的负载不应超过其他接触点负载的2倍；验收检测按照制造商的规范以及与本文件规范一致的程序进行。制造商可按照附录B和附录D对于所有检测，可能需要进行一些额外的测量。建议找正的方法和校准标准器时所采用的方法制造商宜在资料表中明确规定所有检测使用的影像测头配置。若制造商没有规定影像测头配检测中使用的算法和参数宜是检测正常工件时使用的。不宜使用额外的滤波或其他优化。评估方法的原理是使用已校准、可溯源到米的检测长度来确定坐标测量机是评估过程中应对5个不同的参考检测长度进行测量，每个长度测量3次，然后值进行比较。示值以投影到找正方向上的点到点长度测量方式得到。每个点应使用单个测量窗口测量。测量窗口的尺寸不应大于视场的10%。为了能将坐标测量机的长度测量值与检测长度的校准值进行比较，需将检测长度做正确的找正。如果检测长度的校准证书提供了找正的操作说明，那么宜在长度测量之3次重复测量中的每次测量按照以下方式进行：设校准长度的一端标记为“A”,另一端标记为他测量序列。3次重复测量中的每次测量应有其单独的测量点。在一般情况下，B₁、B₂和B₃应是同一量A₁和B₃之间不准许有找正点。对于无工件热膨胀补偿功能的坐标测量机，若不修正坐标测量机和参考检测长度之间热膨胀偏对于具有工件热膨胀补偿功能的坐标测量机，热因素导致的误差会明显减小述输入标准器的CTE值和温度。这只有在由坐标测量机软件执行温度补偿的情况下才被允许。不准每个方位的最长参考检测长度应至少是坐标测量机在该检测方向上最大量程的66%。因此沿着对角线放置的最小容许的最长参考检测长度，会比沿着轴向放置的要长。每个参方向的长度明显不同。这些长度应均匀的分布在测量方向上。通常情况下，不同方位的5个参考检测制造商应说明参考检测长度CTE值的上限(下限可选)。制造商可对参考检测长度的CTE进行校准。制造商应指明参考检测长度CTE的不确定度(k=2)最大允许值。在参考检测长度是由一个单向长度和一个短双向长度(按照附录B)组合而成的情况下，其CTE应被看作单向长度的CTE。除非制个解释性注释来描述参考检测长度的CTE。对于Eg、Eu、EBxy和Euxy,如果制造商规范中说明了参考检测长度是非常规CTE材料，且CTE小于2×10-⁶℃-1,那么需要按照6.2.3.3和6.2.5.3描述的方式执行一项附加测量。能依据附录D的要求对低CTE的检测长度做数学修正，使之表面上呈现为常规CTE材料的检测见附录B中的参考检测长度实例。6.2.3长度测量误差Eg或Eu5个不同的参考检测长度应被放置在坐标测量机测量空间中7个不同方位(位置和方向)的每一处，每个长度应测量3次，总共105个测量值。7个方位中的4个应为空间对角线，如表2所示。用户制造商可自行规定坐标测量机每个轴(即方位5、6和7)双向或单向检测长度的最大允许误差。 测量空间中的方向1沿空间对角线从点(1,0,0)到(0,1,1)必需2沿空间对角线从点(1,1,0)到(0,0,1)必需3沿空间对角线从点(0,1,0)到(1,0,1)必需4沿空间对角线从点(0,0,0)到(1,1,1)必需5平行于坐标测量机标尺从点(0,1/2,1/2)到(1,1/2,1/2)6平行于坐标测量机标尺从点(1/2,0,1/2)到(1/2,1,1/2)7平行于坐标测量机标尺从点(1/2,1/2,0)到(1/2,1/2,1)注：本表假定测量空间的对角以(x,y,z)坐标表示为(0,0,0)和(1,1,1)。对于轴长比例过高的坐标测量机，建议制造商和用户在达成一致的情况下增位。高轴长比坐标测量机通常是指最长轴的长度至少是长度居中的轴的3倍。推荐测量方位在垂直于3次。对于5个参考检测长度，每个获取3个测量值。对于特定类型检测长度的测量程序，见附录B。针对所有7个测量方位重复测量过程，得到105个参考检测长度的测量结果。度，应执行一项基于常规CTE材料参考检测长度的附加测量。常规CTE材料的检测长度应大于0.5m或坐标测量机最长轴量程的50%中的较小者。该测量应位于坐标测量机测量空间的中心，并平行于一个轴。测量应重复3次。制造商可校准这个检测长度的CTE。对于所有的105个测量结果和6.2.3.3中的3个附加测量(如果需要),通过计算每个检测长度的示值与校准值(校准值作为长度的约定真值)的差得到每个长度的测量误差Eg或Eu。如果坐标测量机有相应的辅助装置，可对参考检测长度的特定测量值进行系统误差或热误差(包括以图表(ISO10360-1:2000中图12、图13或图14)所示的MPE的表达方式在图表中绘制所有的6.2.4Z轴长度测量误差Egz或Euz5个不同的参考检测长度应朝向影像测头测量平面的名义垂直方向。可由用户指定位置。对于5个参考检测长度，每个获取3个测量结果，总计得到15个参考检测长度的测量结果。对于对于所有的15个测量结果，通过计算每个检测长度的示值与校准值(校准值作为长度的约定真值)的差得到每个长度的测量误差Eaz或Euz。如果坐标测量机有相应的辅助装置，可对参考检测长度的特定测量值进行系统误差或热误差(包括热膨胀)修正。在环境条件满足5.1的要求时，不应以手工方以图表(ISO10360-1:2000中的图12、图13或图14)所示的MPE的表达方式在图表中绘制所有5个不同的参考检测长度应放置在名义上平行于影像测头测量平面的4个不同方位(位置和方向)。其中，2个方位应放置在平面对角线位置。用户可指定其余的2个方位，默认方位名义上平行于坐标测量机的每个轴(X轴和Y轴)。这4个不同的测量方位可处于不同、但名义上相互平行的平对于5个参考检测长度，每个获取3个测量结果。对于特定类型检测长度的测量程序，见附录B。针对所有4个测量方位重复测量过程，得到60个参考检测长度的测量结果。长度，应执行一项基于常规CTE材料参考检测长度的附加测量。常规CTE材料的检测长度应大于0.5m或坐标测量机X轴或Y轴量程的50%。该测量应位于坐标测量机测量空间的中心，并平行于X轴或Y轴。测量应重复3次。制造商可校准这个检测长度的CTE。对于所有的60个测量结果和6.2.5.3中的3个附加测量(如果需要),通过计算每个检测长度的示值与校准值(校准值作为长度的约定真值)的差得到每个长度的测量误差Eexy或Euxy。如果坐标测量机有相应的辅助装置，可对参考检测长度的特定测量值进行系统误差或热误差(包以图表(ISO10360-1:2000中图12、图13或图14)所示的MPE的表达方式在图表中绘制所有的6.2.6影像测头长度测量误差Eav或Euv5个不同的参考检测长度应放置在名义上平行于影像测头测量平面的4个不同方位(位置和方向)。其中，2个方位应是视场的对角线。用户可指定其余2个方位，默认方位名义上平行于坐标测量对于5个参考检测长度，每个获取3个测量结果。对于特定类型检测长度的测量程序，见附录B。针对所有4个测量方位重复测量过程，得到60个参考检测长度的测量结果。对于所有的60个测量结果，通过计算每个检测长度的示值与校准值(校准值作为长度的约定真值)的差得到每个长度测量误差Egv或Euv。如果坐标测量机有相应的辅助装置，可对参考检测长度的特定测量值进行系统误差或热误差(包括热膨胀)修正。在环境条件满足5.1的要求时，不应以手工方式以图表(ISO10360-1:2000中图12、图13或图14)所示的MPE的表达方式在图表中绘制所有的6.3垂直度误差Es评估方法的原理是使用已校准、可溯源到米的直角尺来确定影像测头坐标测评估方法的具体实施方式应通过在直角尺上测量6个不同的位置(1个零点和5个测量点),并将测量结果与直角尺的校准值进行比较。直角尺需要与坐标测量机运动的XY平面找正，示值通过测量直角尺的测量通常需要将某种指示表或指示表头固定在坐标测量机上。如果需要，应由检测人员垂直度测量至少应覆盖坐标测量机Z轴最大量程的66%。测量位置之间的距离在平行于Z轴方向至少应为Z轴最大量程的10%。在直角尺上的每个测量位置应相对于直角尺的参考平面校准。直角尺上尺寸和测量位置的要求如图2所示。图2检测垂直度误差Eso的直角尺参考直角尺放置的第一个测量方位应使直角尺的参考表面名义上平行于坐标测量机运动的可能做不到或非常困难。如果使用外置指示表限制了坐标测量机中的度Rg或Ru。以图表(ISO10360-1:2000中图12、图1389765口32212223视场图3测量Prp的25个测量点在整个视场中满足6.5.3.4要求的一种允许的分布模式和可能分布6.5.4检测结果处理使用所有25个测量点计算高斯拟合圆，针对每个测量点计算高斯径向距离R。计算25个高斯径向距离的变化范围Rm-Rmn,将其作为探测误差PF₂D。6.6影像测头探测误差Prv₂p影像测头探测误差评估方法的原理是通过计算高斯拟合圆的中心到各个测量点距离的变化范围来确定坐标测量机是否满足规定的影像测头探测最大允许误差PrvzD,MPE。检测圆的直径应在视场最短轴长度的10%～30%之间。6.6.3.3将检测圆放置到名义上平行于影像测头聚焦平面的位置。——用户可以在影像探测系统的图像内灵活指定检测圆的位置。图4显示了一种可选的位置。本检测只应选择一个位置。图4中检测圆的位置是满足本条要求的众多可能选项之一，不宜作——应使用25个不同的测量窗口。使用所有25个测量点计算高斯拟合圆。对于25个测量点的每一个计算高斯径向距离R。 ——按照ISO10360-1:2000中图12、图13或图14的形式绘 直度误差(Esa)在制造商规定的对应垂直度最大允许误差(Eso,MPE)范围内，并按照。对于这种情况，影像测头坐标测量机的验证不要求这些检测内容对于Es或Eu检测，按照6.2.3要求的35组(如果要求6.2.3.3检测，则是36组)3次重复测量测量3次。GB/T16857.7—2022/ISO10在组织内部的质量保证体系中，可周期性地使用简化的复检检测来检查坐标的最大允许误差和最大允许限的要求。本文件规定的性能验证可通过减少测量次数和测量方位(见附录A)。第4章中的符号不适合用在产品文件、图样、数据页等文件中。表3给出了适用本文件使用的符号本文件使用的符号上。例如，在每个体对角线上测量单个检测长度通常比沿CMM轴测量5个检测长度更容易揭示(规范性)B.1通则根据本文件程序测量的参考检测长度，被设计用于检测3种类型的CMM误差：b)与影像探测系统相关的误差；c)基于参考检测长度端面上的单个探测点进况下，经双方同意可使用其他方法生成参考检测长度。这些可能包括通过端器，则激光自带软件中的工件CTE应设置为0。如果在具备温度补偿功能的CMM上使用激光干涉仪坐标的空间距离，并与激光干涉仪指示的距离进行比较。确保用于计算误差的CMM坐标包括探测过B.2双向测量B.2.1一般要求双向检测长度的测量要求在适当校准的双向量规的每个径向相对端探测一在CMM正常运行情形下从任何允许的方向逼近，如图B.1。内部和外部双向检测长度不应在测量线图B.1双向检测长度示例，图中均基于量规的两个相对端面上的单个探测点进行测量B.2.2量块和线宽标准器(以双向方式测量)双向参考检测长度可使用经校准的量块或线宽标准器来生成，量块或线宽标准器采用单点对单点法测量。B.2.3步距规或线纹尺(以双向方式测量)双向参考检测长度可使用经校准的步距规或线纹尺生成，步距规或线纹尺采用单点对单点双向方法测量。B.2.4球棒/球板/多圆标准器(以双向方式测量)双向参考检测长度可使用球棒/球板或多圆标准器(有时称为点板或网点板)生成，其长度等于经校准的球/圆中心至中心长度加上每个球/圆校准直径的一半。该量规以单点对单点双向方式测量。B.2.5圆形/球形标准器(以双向方式测量)双向参考检测长度可使用单个球形或圆形标准器生成，其长度等于球体或圆形的校准直径。该量规以单点对单点双向方式测量。B.3单向测量B.3.1一般要求就本文件而言，单向检测长度是任何非双向检测长度。它们包括单向测量的步距规、球板和球棒的中心距，以及一些激光干涉测量方法(见图B.2)。下面介绍几种可能的单向测量方法。当使用影像测头坐标测量机时，探测方向通常与被探测表面无关。在本文件中，探测点应从坐标测量机正常运行状况下允许的任何方向接近。图B.2单向测量示例图B.2单向测量示例(续)B.3.2步距规或线纹尺(以单向方式测量)单向参考检测长度可由采用单点对单点单向方法测量的校准步距规或线纹尺来生成。B.3.3圆板/点板(以中心之间的单向距离测量)单向参考检测长度可使用圆板标准器生成，其长度等于经校准的圆心到圆心长度。每个圆仅使用单向参考检测长度可由采用单点对单点单向方法测量的经校准B.3.5多量块单向参考检测长度可通过堆叠(或研合)两个或多个经校准的量块并用单点测量每个量块的可接触B.3.6无接触探测的单向激光干涉测量在某些情况下(特别是大型CMM),用反射器替换探测系统然后用激光干涉法测量CMM的位移考检测长度的检测长度。等效的双向参考检测长度能使用单向参考长度和双向参考长度的算术和B.4.2短双向检测长度大量程的10%。双向检测长度的最小默认长度为影像探测系统视场的10%。B.2中描述了双向检测B.4.3.1一般要求定进行测量。当使用单向和双向检测长度进行等效双向测量时，不要求使用单个探测点测量单向检测为了生成经校准的步距规或线纹尺的单向测量，可针对每个测量面用3为了生成经校准的台阶规的单向测量，可针对每个测量面用3个离散探测点(在同一目标点)进行通过堆叠(或研合)两个或多个经校准的量块，并用3个探测点(在同一目标点)测量每个量块的可B.4.3.6无接触探测的单向激在某些情况下(特别是大型CMM),用反射器替换探测系统然后用激光干涉法测量CMM的位移B.4.4测量程序对于每个待测测量线，按照B.4.2中所述的方式测量一个短双向检测长度。短双向检测长度的方度可固定在CMM工作台表面附近。每个测量线上包含5个长度，针对每一个长度，测量3次单向参考检测长度建等效双向检测长度的示值误差。对每条测量线的所有5个长度重复上述步骤，每条测量线总共包含15个单向测量和3个短双向检测长度的测量。GB/T16857.7—2022/I(资料性)垂直度误差(Eso,MPe)的检测方法通常需