VDI VDE 2617 Blatt 10-2011 Accuracy of coordinate measuring machines - Characteristics and their checking - Acceptance and reverification tests of lasertrackers.pdf

1、VEREINDEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DERELEKTROTECHNIKELEKTRONIKINFORMATIONSTECHNIKGenauigkeit von KoordinatenmessgertenKenngren und deren PrfungAnnahme- und Besttigungsprfung von LasertrackernAccuracy of coordinate measuring machinesCharacteristics and their checkingAcceptance and reverification tests

2、of laser trackersVDI/VDE 2617Blatt 10 / Part 10Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/VDE-Handbuch FertigungsmesstechnikVDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 3: BetriebsmittelVDI/VDE-RICHTLINIENICS 17.040.30 Januar 2011 January 2011Vervielfltigung auchfr innerbetriebli

3、cheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Frhere Ausgabe: 02.09 Entwurf, d

4、eutsch Former edition: 02/09Draft, in German onlyZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2011VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA)Fachbereich FertigungsmesstechnikInhalt S

5、eiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Abkrzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Prinzip der Annahme und berwachung . . . 54 Annahmeprfung . . . . . . . . . . . . . . .

6、 . 64.1 Kenngre Antastabweichung . . . . . . . 64.2 Kenngre Lngenmessabweichung . . . . 10 5 berwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.1 Prfmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.2 Durchfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . 205.3 Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.4 b

7、erwachungsintervall und Dokumentation 20Anhang A Verfahrensanleitung zur Bestimmung von Referenzlngen mit Lasertrackern 22Anhang B Messung einer synthetischen Prflnge zur anteiligen Bercksichtigung der thermischen Werkstckausdehnung . . 25Anhang C Anordnung der Messlinien mit wech- selnden Lasertrac

8、ker-Standpunkten . . 27Anhang D Schnelle berprfung von Lasertrackern . . . . . . . . . . . . . 29D1 Zwei-Lagen-Testmessungen . . . . . . . . 29D2 Messung einer Prflnge . . . . . . . . . . 31D3 Prfung der Nulllnge. . . . . . . . . . . . 32Anhang E Angaben zu Betriebsart und Betriebsbedingung fr die A

9、nnahmeprfung . . . . . . . . . . . 34Anhang F Gegenberstellung Formelzeichen alte Schreibweise neue Schreibweise . . 34Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Sc

10、ope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Abbreviations. . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Principle of acceptance and inspection . . . 54 Acceptance test . . . . . . . . . . . . . . . . 64.1 Characteristic probing error . . . . . . . . 64.2 Characteristic error of indication for size me

11、asurement . . . . . . . . . . . . . . 105 Inspection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.1 Test equipment . . . . . . . . . . . . . . . 205.2 Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.3 Analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.4 Inspection interval and documentation . . . 20A

12、nnex A Procedure for determining reference lengths using laser trackers . . . . . . . 22Annex B Measurement of a synthetic test length proportionally allowing for thermal workpiece expansion . . . . . . . . . . 25Annex C Arrangement of measuring lines with varying laser tracker positions . . . . . 2

13、7Annex D Quick inspection of laser trackers . . . 29 D1 Two-position test measurements . . . . . . 29D2 Measurement of a test length . . . . . . . . 31D3 Testing of the zero length. . . . . . . . . . 32Annex E Information concerning mode of operation and operating conditions for acceptance testing.

14、. . . . . . . . . . . 35Annex F Confrontation of the old and new way of writing of characteristic. . . . . . . . . 35Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Ds

15、seldorf 2011 2 VDI/VDE 2617 Blatt 10 / Part 10VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugs

16、weise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewi

17、rkt haben, sei gedankt.EinleitungLasertracker werden als universelle Mess- und Prf-gerte eingesetzt. Jeder Betreiber muss sicher sein, dass der Lasertracker die geforderte Leistung er-bringt. Insbesondere darf die maximal zulssige Messabweichung nicht berschritten werden. Dies kann auf Dauer nur dur

18、ch vergleichbare Annahme-kriterien und eine regelmige berwachung der Ge-rte gewhrleistet werden. Die Verantwortung dafr liegt zum einen beim Gertehersteller und zum ande-ren beim Betreiber des Lasertrackers.In der Richtlinienreihe VDI/VDE 2617 sind Kenn-gren zur Beschreibung der Genauigkeit von Koor

19、-dinatenmessgerten (KMG) festgelegt und Verfahren zu ihrer Prfung beschrieben. Sie besteht zurzeit aus folgenden Blttern:Blatt 2.1 Leitfaden zur Anwendung von DIN EN ISO 10 360-2 zur Prfung von Lngen-maenBlatt 2.2 FormmessungBlatt 2.3 Annahme- und Besttigungsprfung von Koordinatenmessgerten groer Ba

20、uart Blatt 4 Leitfaden zur Anwendung von DIN EN ISO 10 360-3 fr Koordinatenmessgerte mit zustzlichen DrehachsenBlatt 5 berwachung durch PrfkrperBlatt 5.1 berwachung mit KugelplattenBlatt 6.1 Koordinatenmessgerte mit optischer Antastung; Leitfaden zur Anwendung von DIN EN ISO 10 360 fr Koordina-tenme

21、ssgerte mit optischen Sensoren fr laterale StrukturenBlatt 6.2 Leitfaden zur Anwendung von DIN EN ISO 10 360 fr Koordinatenmessgerte mit optischen AbstandssensorenPreliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the g

22、uideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the li

23、censing conditions specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.IntroductionLaser trackers are used as versatile measuring and test equipment. Each user must be sure that the laser tracker performs as specifie

24、d. In particular, the maxi-mum permissible error must not be exceeded. In the long run, this can only be achieved by applying repro-ducible acceptance criteria and by periodic inspection of the devices. This responsibility is shared by the de-vice manufacturer and the user of the laser tracker. The

25、series of guidelines VDI/VDE 2617 specifies characteristics serving to describe the accuracy of co-ordinate measuring machines (CMMs), and describes procedures for checking these characteristics. The se-ries presently consists of the following parts:Part 2.1 Code of practice for the application of D

26、IN EN ISO 10 360-2 for length meas-urementPart 2.2 Form measurementPart 2.3 Acceptance and reverification tests for co-ordinate measuring machines of large di-mensionsPart 4 Manual for the application of DIN EN ISO 10 360-3 for coordinate measuring machines with additional axes of rotationPart 5 Int

27、erim check with artefactsPart 5.1 Interim check will ball platesPart 6.1 Coordinate measuring machines with op-tical probing; Code of practice for the ap-plication of DIN EN ISO 10 360 to coor-dinate measuring machines with optical sensors for lateral structuresPart 6.2 Guideline for the application

28、 of DIN EN ISO 10 360 to coordinate measuring ma-chines with optical distance sensorsB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI/VDE 2617 Blatt 10 / Part 10 3 Blatt 6.3 Koordinatenmessgerte mit Multisens

29、o-rikBlatt 7 Ermittlung der Unsicherheit von Mes-sungen auf Koordinatenmessgerten durch SimulationBlatt 8 Prfprozesseignung von Messungen mit KoordinatenmessgertenBlatt 9 Annahme und Besttigungsprfung von Gelenkarm-Koordinatenmessgerte Blatt 10 Annahme- und Besttigungsprfung von LasertrackerBlatt 11

30、 Ermittlung der Unsicherheit von Mes-sungen auf Koordinatenmessgerten durch MessunsicherheitsbilanzenBlatt 12.1 Annahme- und Besttigungsprfungen fr Koordinatenmessgerte zum taktilen Messen von MikrogeometrienBlatt 13 Leitfaden zur Anwendung von DIN EN ISO 10 360 fr Koordinatenmessgerte mit CT-Sensor

31、enAnmerkung 1: Im Rahmen der Richtlinienreihe VDI/VDE 2617 sind mehrere Bltter verfgbar, weitere sind in Arbeit. Die einzel-nen Bltter gliedern sich in eine Ordnungsstruktur ein. Eine Liste der aktuell verfgbaren sowie geplanten Bltter dieser Richtlinien-reihe sowie deren Strukturierung ist im Inter

32、net unter www.vdi-richtlinien.de/2617 abrufbar.Anmerkung 2: In den bis 1999 verffentlichten Blttern dieser Richtlinienreihe wird vielfach der Begriff Messunsicherheit“ ver-wendet, wo nach der jetzt gltigen Definition im Internationalen Wrterbuch der Metrologie (VIM) 1 der Begriff Messabwei-chung“ zu

33、 verwenden ist. Bei der Anwendung dieser Bltter muss also der Begriff Messunsicherheit“ in der Regel durch Messab-weichung“ ersetzt werden.Die vorliegende Richtlinie VDI/VDE 2617 Blatt 10 enthlt praxisnahe Annahme- und berwachungsver-fahren zur Beurteilung von Lasertrackern hinsicht-lich ihrer Genau

34、igkeit. Sie wurde im Ausschuss VDI/VDE-GMA FA 3.31 Koordinatenmesstech-nik“ erarbeitet.1 AnwendungsbereichDie vorliegende Richtlinie gilt fr Lasertracker. Dies sind Messgerte, die den Lichtstrahl eines Lngen-messsystems ber eine zweiachsige Dreh- und Steu-ereinheit auf ein retroreflektierendes Ziel

35、richten und automatisch nachfhren. Die Position des Ziels ist durch den gemessenen Abstand und die Winkelstel-lung der Nachfhreinheit definiert und wird in einem sphrischen Koordinatensystem registriert. Lasertra-cker knnen feststehende Ziele messen und/oder sie knnen beweglichen Zielen automatisch

36、folgen so-wie deren Position kontinuierlich registrieren.In dieser Richtlinie werden Verfahren und Prfmittel zur Annahme und zur regelmigen berwachung Part 6.3 Coordinate measuring machines with multiple probing systemsPart 7 Estimation of measurement uncertainty of coordinate measuring machines by

37、means of simulationPart 8 Test suitability of measurements with co-ordinate measuring machinesPart 9 Acceptance and reverification tests for ar-ticulated arm coordinate measuring ma-chinesPart 10 Acceptance and reverification tests for la-ser trackersPart 11 Determination of the uncertainty of meas-

38、urement for coordinate measuring ma-chines using uncertainty budgetsPart 12.1 Acceptance and reverification tests for tactile CMMs measuring microge-ometriesPart 13 Guideline for the application of DIN EN ISO 10 360 for coordinate meas-uring machines with CT sensorsNote 1: The series of guidelines V

39、DI/VDE 2617 comprises several parts, and further parts are to be published. The numbering of the individual parts follows a classification structure. A list of all cur-rently available and planned parts of this series of guidelines as well as information on its structuring can be downloaded from www

40、.vdi-richtlinien.de/2617.Note 2: In the parts of this guideline published until 1999, the term “uncertainty of measurement” is often used where, according to the currently valid definition of the International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology (VIM) 1, the term “error of measurement

41、” ought to be used. Therefore, when using these parts of the guideline, “uncertainty of measurement” must usually be re-placed by “error of measurement”.This guideline VDI/VDE 2617 Part 10 contains prac-tical acceptance and inspection procedures allowing to assess the accuracy of laser trackers. The

42、 guideline has been worked out by the committee “VDI/VDE-GMA FA 3.3.1 Koordinatenmesstechnik” (coordi-nate metrology).1 ScopeThis guideline applies to laser trackers. Laser trackers are measuring devices directing the light beam of a length-measuring system onto a retroreflective target and automati

43、cally tracking said target via a two-axes rotary control unit. The target position is defined by the measured distance and the angular position of the tracking unit and is recorded in a spherical coordinate system. Laser trackers can measure static targets and/or can automatically lock on to moving

44、targets, re-cording their positions continuously. This guideline states procedures and test equipment for acceptance and periodic inspection of laser track-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 4 V

45、DI/VDE 2617 Blatt 10 / Part 10von Lasertrackern angegeben. Die Verfahren eignen sich gleichermaen fr die Annahme von Lasertrackern und die berwachung von Lasertrackern (im Sinn der Prfmittelberwachung gem DIN EN ISO 9000 bis DIN EN ISO 9004).Die Anforderungen an die zur Annahme und ber-wachung einge

46、setzten Prfkrper oder Prfmittel werden festgelegt und einzelne beispielhaft beschrie-ben. Prfkrper im Sinn dieser Richtlinie sind line-are, ebene und rumliche Anordnungen von Antast-Formelementen. Prfkrper und Prfmittel mssen kalibriert sein.Zur Beurteilung der Genauigkeit der Lasertracker werden Ke

47、nngren festgelegt. Die Grenzwerte die-ser Kenngren werden fr die Annahme der Laser-tracker vom Hersteller und fr die berwachung vom Betreiber festgelegt.Die Kenngren dienen der Spezifikation der Laser-tracker sowie dem Vergleich unterschiedlicher Mess-systeme. Da diese Werte von der Betriebsart und

48、den Betriebsbedingungen abhngig sind, wird empfoh-len, fr die Annahme und berwachung besondere Betriebsarten und -bedingungen anzugeben und fest-zulegen, um die Vergleichbarkeit der Prfergebnisse sicherzustellen. Die Kenngren sind nicht ohne Weiteres auf jede beliebige Messaufgabe bertragbar.Werden

49、keine Einschrnkungen der Betriebsarten und Betriebsbedingungen vereinbart, so mssen die spezifizierten Grenzwerte der Kenngren unter al-len mglichen Betriebsarten und -bedingungen ein-gehalten werden. Bei Nichteinhaltung von gegebenen Einschrnkungen ist eine berschreitung des jeweili-gen Grenzwerts der Kenngren mglich und zuls-sig.Unter Betriebsarten sollen Einstell- und Konfig