VDI VDE 2617 Blatt 7-2008 Accuracy of coordinate measuring machines - Parameters and their checking - Estimation of measurement uncertainty of coordinate measuring machines by mean.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONS-TECHNIK Genauigkeit von KoordinatenmessgertenKenngren und deren PrfungErmittlung der Unsicherheit von Messungen auf Koordinatenmessgerten durch SimulationAccuracy of coordinate measuring machinesParameters and their checkin

2、gEstimation of measurement uncertainty of coordinate measuring machines by means of simulationVDI/VDE 2617Blatt 7 / Part 7Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachausschuss Koordinatenmesstechnik VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisie

3、rungstechnik, Band 2: Fertigungstechnisches Messen VDI-Handbuch Betriebstechnik, Teil 3: Betriebsmittel VDI/VDE-Handbuch Mikro- und Feinwerktechnik VDI/VDE-RICHTLINIENZu beziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reservedVerein Deutscher Ingenieuree.V

4、.,Dsseldorf2008Vervielfltigung auch fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedICS 17.040.30 September 2008Frhere Ausgabe:04.06Formeredition:04/06 Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be

5、taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . 42 Verfahren der Unsicherheitsermittlung. .

6、. . 42.1 Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Elemente des Verfahrens . . . . . . . . . 52.3 Grenzen des Verfahrens . . . . . . . . . . 62.4 Ausfhrungsformen . . . . . . . . . . . . 73 Anforderungen und notwendige Angaben des Herstellers. . . . . . . . . . . . . . . . . 73.1 Unsicherhe

7、itseinflsse. . . . . . . . . . . 73.2 Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.3 Simulator . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.4 Statistische Auswertung . . . . . . . . . . 83.5 Angabe der Messunsicherheit . . . . . . . 83.6 Anwendungsbedingungen . . . . . . . . . 84 Ermittlung der aufgabens

8、pezifischen Messunsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . 85 Prfung der ermittelten Messunsicherheit . . . 95.1 Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.2 Messprozedur . . . . . . . . . . . . . . . 95.3 Berechnung des Prfergebnisses . . . . . 105.4 Formabweichungen des Prfwerkstcks . . 10Co

9、ntents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Scope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Procedure for determining the uncertainty . . 42.1 Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Elements of the procedure

10、. . . . . . . . . 52.3 Limitations to the procedure . . . . . . . . 62.4 Variants . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Requirements to be fulfilled and information to be supplied by the manufacturer . . . . . . 73.1 Quantities influencing the uncertainty . . . 73.2 Model. . . . . . . . . . . . . .

11、 . . . . . . 73.3 Simulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.4 Statistical evaluation . . . . . . . . . . . . 83.5 Statement of the uncertainty of measurement . . . . . . . . . . . . . . . . 83.6 Conditions of application . . . . . . . . . 84 Determination of the task-specific uncertainty of m

12、easurement . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Verifying the determined uncertainty . . . . . 95.1 Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.2 Measurement procedure . . . . . . . . . . 95.3 Calculation of the test result . . . . . . . 105.4 Form deviations of the test workpiece . . 10B55EB1B3E

13、14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 2 VDI/VDE 2617 Blatt 7 / Part 76 Wiederholungsprfung . . . . . . . . . . . . 117 berwachungsprfung . . . . . . . . . . . . 12Anhang Verifikation der Messunsicherheit mithil

14、fe eines Zylinders . . . . . . . . 13Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Reverification . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Interim check. . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Annex Verification of the uncertainty of measurement using a cylinder . . . . . . 13Bibliography . . .

15、. . . . . . . . . . . . . . . . 15VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vol

16、lstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei ged

17、ankt.EinleitungIn der Richtlinie VDI/VDE 2617 sind Kenngrenfr die Genauigkeit von Koordinatenmessgerten(KMG) festgelegt und Verfahren zu ihrer Prfung be-schrieben. Die Richtlinienreihe besteht zurzeit ausfolgenden Blttern:Blatt 2.1 Leitfaden zur Anwendung von DIN ENISO 10360-2 zur Messung von Lngenm

18、aen Blatt 2.2 FormmessungBlatt 2.3 Annahme- und Besttigungsprfung vonKoordinatenmessgerten groer Bauart Blatt 3 Komponenten der Messabweichung desGertesBlatt 4 Leitfaden zur Anwendung von DIN ENISO 10360-3 fr Koordinatenmessgertemit zustzlichen DrehachsenBlatt 5 berwachung durch PrfkrperBlatt 5.1 be

19、rwachung mit KugelplattenPreliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data process

20、ing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to thi

21、s guideline.IntroductionThe guideline VDI/VDE 2617 specifies characteris-tics serving to describe the accuracy of coordinatemeasuring machines (CMMs) and describes methodsfor checking these characteristics. The guideline se-ries presently consists of the following parts:Part 2.1 Code of practice for

22、 the application of DINEN ISO 10360-2 for length measurement Part 2.2 Form measurementPart 2.3 Acceptance and reverification tests for co-ordinate measuring machines of large di-mensionsPart 3 Components of measurement deviation ofthe machinePart 4 Manual for the use of DIN EN ISO 10360-3to coordina

23、te measuring machines with ad-ditional axes of rotationPart 5 Interim check with artefactsPart 5.1 Interim check with ball platesB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 VDI/VDE 2617 Blatt 7 / Part 7

24、3 Blatt 6 Koordinatenmessgerte mit optischer An-tastung; GrundlagenBlatt 6.1 Leitfaden zur Anwendung von DIN ENISO 10360 fr Koordinatenmessgerte mitoptischen Sensoren fr laterale Strukturen Blatt 6.2 Leitfaden zur Anwendung von DIN ENISO 10360 fr Koordinatenmessgerte mitoptischen AbstandssensorenBla

25、tt 6.3 Koordinatenmessgerte mit Multisensorik Blatt 7 Ermittlung der Unsicherheit von Messun-gen auf Koordinatenmessgerten durch Si-mulationBlatt 8 Prfprozesseignung von Messungen mitKoordinatenmessgertenBlatt 9 Annahme und Besttigungsprfung vonGelenkarm-Koordinatenmessgerten Blatt 10 Lasertracker (

26、in Vorbereitung)Blatt 11 Messaufgabenbezogene Messunsicherheit(in Vorbereitung)Anmerkung 1: Aus der Richtlinienreihe VDI/VDE 2617 sind be-reits mehrere Bltter verfgbar, weitere sind in Arbeit. Die einzel-nen Bltter der Richtlinienreihe gliedern sich in eine Ordnungs-struktur ein. Eine Liste der aktu

27、ell verfgbaren sowie geplantenBltter dieser Reihe sowie deren Strukturierung sind im Internet un-ter www.vdi-richtlinien.de/2617 abrufbar. Anmerkung 2: In den bis 1999 verffentlichten Blttern dieserRichtlinie wird vielfach der Begriff Messunsicherheit“ benutzt,wo nach den jetzt gltigen Definitionen

28、im Internationalen Wrter-buch der Metrologie (VIM) 1 der Begriff Messabweichung“ zuverwenden ist. In diesen Blttern muss also der Begriff Messunsi-cherheit“ durchgehend durch Messabweichung“ ersetzt werden,weil dort die Messabweichung eines KMG oder der untersuchtenKomponenten gemeint ist, wogegen i

29、n der hier vorliegenden Richt-linie der Begriff Messunsicherheit“ im Sinne der neuen Definitionbenutzt wird.Bei Messungen, die zur berwachung von Toleran-zen herangezogen werden, mssen bei der Prfungvon bereinstimmung/Nicht-bereinstimmung nachDIN EN ISO 14253-1 die Aufgabenspezifischen Mess-unsicher

30、heiten bercksichtigt werden. Deshalb kommtder Kenntnis der Messunsicherheit eine entschei-dende Bedeutung zu. Fr einfache Messmittel kanndie aufgabenspezifische Messunsicherheit nach denEmpfehlungen des international gltigen Leitfadenszur Ermittlung der Messunsicherheit (GUM),DIN V ENV 13005, durch

31、ein Unsicherheitsbudgetermittelt werden. Fr Messungen mit Koordinaten-messgerten hingegen ist die Formulierung einesklassischen Unsicherheitsbudgets aufgrund derKomplexitt des Messprozesses fr die meistenMessaufgaben sehr aufwndig oder nicht mglich.Part 6 Coordinate measuring machines with opti-cal

32、probes; BasicsPart 6.1 Code of practice for the application of DINEN ISO 10360 to coordinate measuringmaschines with optical sensors for lateralstructuresPart 6.2 Guideline for the application of DIN ENISO 10360 to coordinate measuring ma-chines with optical distance sensorsPart 6.3 Coordinate measu

33、ring machines with multi-ple probing systems Part 7 Estimation of measurement uncertainty ofcoordinate measuring machines by meansof simulationPart 8 Test suitability of measurements with coor-dinate measuring machinesPart 9 Acceptance and reverification tests for ar-ticulated arm coordinate measuri

34、ng ma-chinesPart 10 Laser trackers (to be published)Part 11 Uncertainty of measurement related to themeasurement task (to be published)Note 1: The VDI/VDE 2617 series of guidelines comprises severalparts, and further parts are to be published. The numbering of theindividual parts follows a classific

35、ation structure. A list of all cur-rently available, and planned, parts of this guideline as well as in-formation on the structure of the guidelines series can be down-loaded from www.vdi-richtlinien.de/2617. Note 2: In the parts of this guideline published until 1999, the term“uncertainty of measur

36、ement” is often used where, according to thecurrently valid definitions of the International Vocabulary of Basicand General Terms in Metrology (VIM) 1, the term “error ofmeasurement” is to be used. Therefore, the term “uncertainty ofmeasurement” must always be replaced by “error of measurement”in th

37、ese parts considering that they deal with the error of measure-ment of a CMM or of the component under test. The present guide-line, however, uses the term “uncertainty of measurement” as cur-rently defined.In the case of measurements which are used for thecontrol of tolerances, checking the conform

38、ance/non-conformance with DIN EN ISO 14253-1 has to takeinto account the task-specific uncertainties ofmeasurement. Knowledge of the uncertainty ofmeasurement is therefore crucial. For simple measur-ing equipment, the task-specific uncertainty ofmeasurement can be determined by means of an un-certai

39、nty budget in accordance with the recommen-dations of the internationally valid Guide to the Un-certainty of Measurement (GUM), DIN V ENV 13005.For measurements taken on coordinate measuringmachines, however, formulating a classical uncer-tainty budget requires a great extent of work or iseven impos

40、sible for most measurement tasks due tothe complexity of the measuring process.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 4 VDI/VDE 2617 Blatt 7 / Part 7Es existieren verschiedene Methoden, die aufgaben-spe

41、zifische Messunsicherheit von Messungen mitKoordinatenmessgerten zu ermitteln. Eine Methodeist die experimentelle Ermittlung der Messunsicher-heit auf der Grundlage von Vergleichsmessungen mitkalibrierten Werkstcken nach ISO/TS 15350-3.Eine andere Methode, nmlich die Unsicherheitser-mittlung durch n

42、umerische Simulation des Messpro-zesses unter Bercksichtigung von Messunsicher-heitseinflssen, wird in der vorliegenden Richtliniebeschrieben.1 AnwendungsbereichIn dieser Richtlinie sind Rahmenbedingungen fr dieErmittlung der Unsicherheit von Messungen aufKMG durch Simulation unter Bercksichtigung v

43、onMessgert, Messobjekt, Messaufgabe, Messstrategieund Umgebungsbedingungen beschrieben. Zweckder Richtlinie ist, das grundstzliche Vorgehen zuvereinheitlichen, ohne die Mglichkeiten der techni-schen Realisierung einzuengen. Es werden Manah-men empfohlen, um die Transparenz des Verfahrensfr den Anwen

44、der zu erhhen, und es werden Metho-den fr die berprfung des Verfahrens durch denAnwender beschrieben.Ziel dieser Richtlinie ist es nicht, neue Kenngrenfr die generelle Beurteilung der Messgenauigkeitvon KMG zu definieren. Die Funktionsfhigkeit desKMG wird vorausgesetzt, die bereinstimmung mitSpezifi

45、kationen wird auf der Grundlage vonVDI/VDE 2617 Blatt 1 bis Blatt 6 und/oder der Nor-menreihe DIN EN ISO 10360 geprft.2 Verfahren der Unsicherheitsermittlung2.1 PrinzipDas Funktionsprinzip basiert auf einem rechnerge-sttzten mathematischen Modell des Messprozesses 2.Darin ist der Messprozess unter B

46、ercksichtigungwesentlicher Einflussgren abgebildet. In der Simu-lation werden diese Einflsse innerhalb ihres mgli-chen oder vermuteten Wertebereichs (beschriebendurch Wahrscheinlichkeitsverteilungen) variiert undder Messprozess unter zuflliger Kombination allermglichen Zustnde der Einflussgren vielf

47、achwiederholt simuliert. Aus der daraus resultierendenVariation des Messergebnisses wird die Unsicherheitermittelt. Dieses Vorgehen ist mit den Grundprinzi-pien des GUM vereinbar.There are various methods to determine the die task-specific uncertainty of measurements taken on coor-dinate measuring m

48、achines. One method is the exper-imental determination of the uncertainty of measure-ment on the basis of comparative measurementsusing calibrated workpieces, as specified inISO/TS 15350-3. The present guideline describes adifferent method, namely the determination of the un-certainty by means of nu

49、merical simulation of themeasuring process, taking into account quantities in-fluencing the uncertainty of measurement.1ScopeThis guideline describes the basic conditions for thedetermination of the uncertainty of measurementstaken on CMMs by means of simulation taking intoaccount measuring instrument, measuring object,measurement task, measurement strategy and ambi-ent conditions. The guideline aims at harmonising