VDI VDE 2617 Blatt 8-2006 Accuracy of coordinate measuring machines - Characteristics and their testing - Test suitability of measurements with coordinate measuring machines.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONS-TECHNIKGenauigkeit von Koordinatenmessgerten Kenngren und deren Prfung Prfprozesseignung von Messungen mit KoordinatenmessgertenAccuracy of coordinate measuring machines Characteristics and their testing Test suitability of

2、 measurements with coordinate measuring machinesVDI/VDE 2617Blatt 8 / Part 8Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) VDI/VDE Society for Measurement and Automatic ControlAusschuss Koordinatenmesstechnik Committee Coordinate Measuring Tech

3、nique VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik, Band 2: Fertigungstechnisches Messen VDI/VDE-Handbuch Mikro- und Feinwerktechnik VDI-Handbuch Betriebstechnik, Teil 3 VDI/VDE-RICHTLINIEN Zu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights re

4、served Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf2006Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedICS 17.040.30 Juli 2006July 2006Frhere Ausgabe: 5.04 Entwurf,deutsch Former edition: 5/04 Draft,in German only Die deutsche Version dieser

5、 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.Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Zweck und Geltungsbereich . . . . . . . . . 32 Definition der Prfpro

6、zesseignung . . . . . . 43 Ermittlung der Prfprozesseignung . . . . . 43.1 Einflsse auf die Messunsicherheit des Prfprozesses . . . . . . . . . . . . . 43.2 Methoden zur Ermittlung der Messunsicherheit . . . . . . . . . . . . . 54 Nachweis der Prfprozesseignung . . . . . . 75 Zwischenprfung . . . .

7、. . . . . . . . . . . 8Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Anhang A Prfprozesseignung und Prfmittel-fhigkeit . . . . . . . . . . . . . . . 9Anhang B Tabellen zur Messauswertung und Prozesseignung . . . . . . . . . . . . 10Anhang C Anleitung zur Ermittlung der Prf-prozesseignung mit

8、 kalibrierten Werkstcken . . . . . . . . . . . . . 11Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Objective and scope . . . . . . . . . . . . . . 32 Definition of test suitability . . . . . . . . . . 43 Determination of the test suitability . . . . . . 43.1 Influences on the

9、uncertainty of measurement of the test procedure. . . . . 43.2 Methods for the determination of the uncertainty of measurement . . . . . . . . 54 Verification of the test suitability . . . . . . . 75 Interim check . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10、. . 8Annex A Test suitability and test-equipment capability . . . . . . . . . . . . . . . . 9Annex B Tables for measurement analysis and process qualification . . . . . . . . . 10Annex C Guidance for the determination of the test suitability using calibrated workpiece. . . . . . . . . . . . . . . 11

11、B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 2 VDI/VDE 2617 Blatt 8 / Part 8VorbemerkungIn der Richtlinie VDI/VDE 2617 sind Kenngrenzur Beschreibung der Genauigkeit von Koordinaten-messgerten (KMG) festgelegt und

12、Verfahren zu ih-rer Prfung beschrieben. Die Richtlinie besteht zur-zeit aus folgenden Blttern:Blatt 2.1 Leitfaden zur Anwendung von DIN ENISO 10360-2 zur Messung von Lngenma-enBlatt 2.2 FormmessungBlatt 2.3 Annahme- und Besttigungsprfung vonKoordinatenmessgerten groer Bauart Blatt 3 Komponenten der

13、Messabweichung desGertesBlatt 4 Leitfaden zur Anwendung von DIN ENISO 10360-3 fr Koordinatenmessgertemit zustzlichen Drehachsen Blatt 5 berwachung durch PrfkrperBlatt 5.1 berwachung mit KugelplattenBlatt 6 Koordinatenmessgerte mit optischer An-tastung; GrundlagenBlatt 6.1 Koordinatenmessgerte mit op

14、tischer An-tastung; Sensoren zur 2D-MessungBlatt 6.2 Leitfaden zur Anwendung von DIN ENISO 10360 fr Koordinatenmessgerte mitoptischen AbstandssensorenBlatt 6.3 Multisensor Koordinatenmessgerte (inVorbereitung)Blatt 7 Ermittlung der Unsicherheit von Messun-gen auf Koordinatenmessgerten durch Si-mulat

15、ionBlatt 8 Prfprozesseignung von Messungen mitKoordinatenmessgertenBlatt 9 Gelenkarm Koordinatenmessgerte (inVorbereitung)Blatt 10 Lasertracker (in Vorbereitung)Blatt 11 Ermittlung der Unsicherheit von Messun-gen auf Koordinatenmessgerten durch dasUnsicherheitsbudget. (in Vorbereitung)Anmerkung: Bis

16、her werden in Werksnormen die Begriffe Mess-gertefhigkeit“ und Prfmittelfhigkeit“ verwendet, wobei unterFhigkeit die Eignung eines Prfmittels fr eine vorgegebenePrfaufgabe verstanden wird. Bei den bisher bekannten Verfahrenzur Ermittlung von Fhigkeitskenngren ist eine Vergleichbarkeitmeist nicht geg

17、eben. Darber hinaus beziehen sich diese Fhig-keitskenngren hufig nur auf Gertestreuungen, bercksichtigenalso nicht ausreichend systematische Einflsse. Andere Fhigkeits-kenngren betrachten nur Teile des gesamten Prfprozesses. Preliminary noteThe guideline VDI/VDE 2617 specifies characteris-tics servi

18、ng to describe the accuracy of coordinatemeasuring machines (CMMs) and describes methodsfor checking these characteristics. The guidelinepresently consists of the following parts:Part 2.1 Code of practice for the application ofDIN EN ISO 10360-2 for length measure-mentPart 2.2 Form measurementPart 2

19、.3 Acceptance and reverification tests for co-ordinate measuring machines of large di-mensionsPart 3 Components of measurement deviation ofthe machinePart 4 Guideline for the application of DIN ENISO 10360-3 to coordinate measuring ma-chines with additional axes of rotationPart 5 Interim check with

20、artefactsPart 5.1 Interim check with ball platesPart 6 Coordinate measuring machines with opti-cal probes; BasicsPart 6.1 Coordinate measuring machines with opti-cal probes; Sensors for 2D measurementPart 6.2 Guideline for the application of DIN ENISO 10360 to coordinate measuring ma-chines with opt

21、ical distance sensorsPart 6.3 Multisensor coordinate measuring ma-chines (to be published)Part 7 Determination of measurement uncertaintyof coordinate measuring machines bymeans of simulationPart 8 Test suitability of measurements takenon coordinate measuring machines Part 9 Articulated-arm coordina

22、te measuring ma-chines (to be published)Part 10 Laser trackers (to be published)Part 11 Determination of measuring uncertainty ofcoordinate measuring machines by usingthe uncertainty budget. (to be published)Note: So far, works standards have been using the terms “measur-ing-instrument capability” o

23、r “test-equipment capability”, where“capability” means the suitability of a piece of test equipment for aspecified task. With most of the currently known methods for thedetermination of capability characteristics, comparison of the char-acteristics determined is not possible. Moreover, these capabil

24、itycharacteristics often only refer to variations of individual pieces ofequipment, i.e. they do not sufficiently take into account systematicinfluences. Other capability characteristics merely consider part ofthe entire test procedure.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 201

25、2-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 VDI/VDE 2617 Blatt 8 / Part 8 3 Weiterhin wird in Normen (DIN EN ISO 14253;DIN EN ISO 9001 u.a.) sowie in Richtlinien, wie derVDA 5 1, gefordert, dass zur Beurteilung der Eig-nung eines Prfprozesses die Messunsicherheit inBezug

26、zur geforderten Toleranz des zu prfendenMerkmals herangezogen werden muss. In diesem Zu-sammenhang wird auch vorgeschlagen (VDA 5 1,DGQ-Band 13-61 2), die entsprechende KenngrePrfprozesseignung“ zu nennen. Vor diesem Hintergrund beschreibt das vorliegendeBlatt 8 eine grundlegende Vorgehensweise zur

27、Ermitt-lung der Prfprozesseignung. Es bercksichtigt ins-besondere die aktuellen normativen Vorgaben zu Fragender Messunsicherheit (GUM, DIN EN ISO 14253-1und DIN EN ISO 14253-2, deutsche Fassung: Bei-blatt 1). Wegen der Grundstzlichkeit des Lsungs-ansatzes lsst sich die hier fr Koordinatenmessge-rte

28、 erarbeitete Richtlinie auch auf Prfprozesse mitanderen Messgerten bertragen. Die Prfprozesseignung steht in einem engen Zusam-menhang mit der in Zeichnungen spezifizierten Tole-ranz eines Produktmerkmals, mit der Messunsicher-heit des zur Messung dieses Merkmals eingesetztenKoordinatenmessgerts und

29、 mit der Fertigungstole-ranz. Die fr die Fertigung eines Produkts zur Ver-fgung stehende Fertigungstoleranz wird dabei inhohem Mae durch die Messunsicherheit des Prf-prozesses beeinflusst. Diese Fertigungstoleranz er-gibt sich aus der Zeichnungstoleranz abzglich derMessunsicherheit fr das bestimmte

30、Merkmal. EineVergrerung der Messunsicherheit bewirkt demnacheine Verringerung der nutzbaren Fertigungstoleranz. Die Prfprozesseignung ist fr Koordinatenmessun-gen ein Kennwert, der ber die Eignung eines Koor-dinatenmessgerts unter Bercksichtigung aller aufden Prfprozess einwirkenden Einflussgren ein

31、eAussage macht. Die Prfprozesseignung ist demnacheine Funktion der Merkmalstoleranz und der Mess-unsicherheit (Messaufgabenbezogene Prfprozess-eignung).1 Zweck und GeltungsbereichDiese Richtlinie gilt fr Koordinatenmessgerte(KMG). Sie lsst sich aber grundstzlich auch fr an-dere Messgerte einsetzen.

32、Es wird eine Vorgehens-weise zur Bewertung eines Prfprozesses mit Koor-dinatenmessgerten anhand der Prfprozesseignungbeschrieben. Die Kenngre Prfprozesseignung“dient zur gegenseitigen Abstimmung des Mess- undFertigungsprozesses. Sie dient nicht als Grundlagezur Regelung von Annahme- und Ablehnungsen

33、t-scheidungen fr Produkte. Die diesbezglichen Regeln(Entscheidungsregeln) enthlt DIN EN ISO 14253-1. Furthermore, standards (ISO 14253; ISO 9001 andothers) and guidelines such as VDA 5 1 require theuncertainty of measurement referred to the specifiedtolerance of the feature under test to be consider

34、ed asa criterion for assessing the suitability of a particulartest procedure. In this conjunction, it is also sug-gested (VDA 5 1, DGQ volume 13-61 2) to termthe respective characteristic “test suitability”. Against this background, the present Part 8 describesa basic method for the determination of

35、 the test suit-ability, taking into account in particular the currentnormative requirements regarding issues of the un-certainty of measurement (GUM, ISO 14253-1 andISO 14253-2, German version: Supplement 1). Thanksto the fundamental nature of the approach, this guide-line, pertaining to coordinate

36、measuring machines,can be applied analogously to test procedures usingother measuring systems. The test suitability is closely related to the toleranceof a product feature as specified in the drawings, tothe uncertainty of measurement of the coordinatemeasuring machine used to measure this feature,

37、andto the manufacturing tolerance. The tolerance al-lowed in the manufacture of a product is greatly influ-enced by the uncertainty of measurement of the testprocedure. This manufacturing tolerance is the toler-ance specified in the drawings minus the uncertaintyof measurement for the respective fea

38、ture. Thegreater the uncertainty of measurement, the smaller,therefore, the effective manufacturing tolerance. In the case of coordinate measurements, the test suit-ability is a characteristic which describes the suitabil-ity of a coordinate measuring machine, taking intoaccount all the quantities i

39、nfluencing the test proce-dure. Consequently, the test suitability is a function ofthe feature tolerance and of the uncertainty of meas-urement (test suitability related to the measurementtask).1 Objective and scopeThis guideline applies to coordinate measuring ma-chines (CMMs). In principle, howeve

40、r, it can also beapplied to other measuring systems. The guidelinedescribes a method for assessing a test procedure us-ing coordinate measuring machines in terms of thetest suitability. The characteristic “test suitability”serves for mutual matching of the measurement andmanufacturing processes. It

41、is not the basis for rulesconcerning product acceptance and rejection deci-sions. The pertinent rules (decision rules) are speci-fied in ISO 14253-1. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 4 VDI/VDE 2617 Bla

42、tt 8 / Part 82 Definition der PrfprozesseignungDie Prfprozesseignung wird durch das Verhltnisder erweiterten Messunsicherheit U (k =2) zurMerkmalstoleranz T beschrieben. Sie wird mit derKenngre gppbezeichnet und berechnet sich ausDie Kenngre gppermglicht eine Aussage darber,ob die erweiterte Messuns

43、icherheit die Anforderun-gen der Spezifikation erfllt. Die Messunsicherheitist aufgabenbezogen, das heit, sie bezieht sich aufdas jeweilig zu messende Merkmal des Werkstcks.Definitionsgem enthlt diese aufgabenbezogeneMessunsicherheit alle Einflussgren, die auf denPrfprozess bei der Messung realer We

44、rkstcke ein-wirken (siehe Abschnitt 3.1).3 Ermittlung der PrfprozesseignungDie merkmalsbezogene Toleranz T kann aus derProduktspezifikation (z.B. aus einer Zeichnung) ent-nommen werden. Die aufgabenbezogene Messunsi-cherheit U kann mit verschiedenen Methoden er-mittelt werden. Die nachstehenden Meth

45、oden sinderprobt:Unsicherheitsbudget (siehe auch DIN EN ISO 14253-2 Beiblatt 1)Simulation (VDI/VDE 2617 Blatt 7)Unsicherheitsermittlung mit kalibrierten Werkst-cken (DIN ISO/TS 15530-3)Diese drei Methoden werden deswegen zusammenmit den Einflssen auf die Messunsicherheit derPrfprozesse im Folgenden

46、kurz beschrieben. Zu-stzlich wird wegen der guten praktischen Umsetz-barkeit die Unsicherheitsermittlung mit kalibriertenWerkstcken mit Beispielen in Anhang C nher er-lutert.3.1 Einflsse auf die Messunsicherheit des PrfprozessesWichtige Voraussetzung zur Ermittlung der aufga-benbezogenen Messunsiche

47、rheit ist die Kenntnis derauf den Prfprozess einwirkenden Einflussgren.Bei Koordinatenmessungen sind diese Einflsse sehrvielfltig. Sie ergeben sich aus dem Messgert, demMessobjekt, der Messaufgabe, der Messstrategie undden Umgebungsbedingungen. Einflussgren, die ei-nen Beitrag zur Messunsicherheit d

48、es Messergebnis-ses leisten knnen, sind in Tabelle 1 zusammenge-stellt. Ziel einer Ermittlung der Messunsicherheitmuss sein, die wesentlichen dieser Einflussgren zubercksichtigen. gpp2UT-=2 Definition of test suitabilityThe test suitability is characterised by the relation ofthe expanded uncertainty

49、 of measurement, U (k =2),to the feature tolerance, T. It is denoted by the charac-teristic quantity gppand is calculated as followsThe quantity gppallows to make a statement as towhether the expanded uncertainty of measurementmeets the requirements of the specification. The un-certainty of measurement is task-specific, i.e. it refersto the respective workpiece feature