VDI VDE 2629 Blatt 2-2012 Accuracy of contour-measuring systems - Characteristics and their checking - Determination of the uncertainty of specific contour measurements using stand.pdf

1、 ICS 17.040.30 VDI/VDE-RICHTLINIEN Juni 2012 June 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Genauigkeit von Konturenmessgerten Kenngren und deren Prfung Ermittlung der Unsicherheit von spezifischen Konturen-messungen mit Normalen/kalibrierten Werkstck

2、en Accuracy of contour measuring systems Characteristics and their checking Determination of the uncertainty of specific contour measurements using standards/calibrated workpieces VDI/VDE 2629 Blatt 2 / Part 2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist ver

3、bindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachausschuss Fertigungsmesstechnik VDI/VDE Handbuch Fertigungsmesstechnik VDI-Handbuch Pro

4、duktionstechnik und Fertigungsverfahren, Teil 3: Betriebsmittel Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:09.08Entwurf, deutschFormeredition:09/08Draft,inGerman onlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAll

5、eRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 2 3 Begriffe 3 4 Formelzeichen . 3 5 Anforderungen 4 5.1 Betriebsbedingungen 4 5.2 hnlichkeitsbedingungen . 4 6 Prin

6、zip der Unsicherheitsermittlung mit Normalen/kalibrierten Werkstcken 6 7 Verfahren . 6 7.1 Messmittel 6 7.2 Durchfhrung . 6 7.3 Berechnung der Messunsicherheit . 7 8 Besttigungsprfung der Messunsicherheit 10 9 Zwischenprfung der Messunsicherheit 10 Anhang A Beispiel zur Ermittlung der Messunsicherhe

7、it einer Radiusmessung 11 Anhang B Tabellen zur Messauswertung und Prozesseignung. 18 Schrifttum 18 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 2 3 Terms and definitions 3 4 Symbols . 3 5 Requirements 4 5.1 Operating conditions 4 5.2 Similarity condition . 4 6 Principle

8、of uncertainty quantification using standards/calibrated workpieces 6 7 Procedure 6 7.1 Measuring equipment 6 7.2 Execution . 6 7.3 Calculation of measurement uncertainty . 7 8 Reverification testing of measurement uncertainty 10 9 Intermediate testing of measurement uncertainty 10 Annex A Example o

9、f determining the measurement uncertainty of a radius measurement . 11 Annex B Tables for measurement evaluation and process suitability . 18 Bibliography 18 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI/VDE 2629 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher

10、Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vol

11、lstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben,

12、sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing sy

13、stems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this gu

14、ideline. Einleitung In der Gesellschaft Mess- und Automatisierungs-technik im VDI und VDE erarbeiten Fachleute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung in freiwil-liger Selbstverantwortung VDI/VDE-Richtlinien. Diese beschreiben den Stand der Technik bzw. Stand der Wissenschaft in der Bundesrepubli

15、k Deutschland und dienen als Entscheidungshilfen in der Industrie. Die Richtlinie VDI/VDE 2629 besteht aus nachfol-genden Blttern: Blatt 1 Annahmeprfung und Besttigungspr-fung fr Konturenmessgerte nach dem taktilen Tastschnittverfahren Blatt 2 Ermittlung der Unsicherheit von spezifi-schen Konturenme

16、ssungen mit Norma-len/kalibrierten Werkstcken Weitere Bltter sind in Vorbereitung. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2629. Introduction In the VDI/VDE Society for Measurement and Automatic Control, experts from science, industr

17、y and management work together on a voluntary basis to prepare VDI/VDE Guidelines. These de-scribe the state of the art in technology and science in Germany and serve as decision-making aids for industry. Guideline VDI/VDE 2629 consists of the follow-ing parts: Part 1 Acceptance testing and reverifi

18、cation testing for contour-measuring systems according to the tactile stylus method Part 2 Determination of the uncertainty of spe-cific contour measurements using stan-dards/calibrated workpieces Further parts are in preparation. A catalogue of all available parts of this series of guidelines can b

19、e accessed on the internet at www.vdi.de/2629. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie beschreibt ein experimentelles Verfahren zur Ermittlung der Messunsicherheit von aufgabenspezifischen Konturenmessungen unter Nutzung von Normalen/kalibrierten Werk-stcken. Das vorgestellte Verfahren lehnt sich an De

20、finitionen der DIN ISO/TS 15530-3:2005-03 an. Die Ermittlung der Messunsicherheit bezieht sich immer auf eine bestimmte Messaufgabe. 1 Scope This guideline describes an experimental method for determining the measurement uncertainty of task-specific contour measurements using stan-dards/calibrated w

21、orkpieces. The method presented here is based on definitions given in DIN ISO/ TS 15530-3:2005-03. Determination of measurement uncertainty always relates to a specific measurement task. 2 Normative Verweise Die im Schrifttum aufgefhrten normativen Do-kumente enthalten Festlegungen, die durch Ver-we

22、isung in diesem Text Bestandteil dieser Richtli-nie sind. Bei datierten Verweisungen gelten sptere 2 Normative references The normative documents specified in the biblio-graphy contain definitions, which are component of this guideline by reference in this text. In case of dated references later cha

23、nges or revisions of the B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI/VDE 2629 Blatt 2 / Part 2 3 nderungen oder berarbeitungen der aufgefhr-ten Dokumente nicht. Anwender dieser Richtlinie werden jedoch g

24、ebeten, die Mglichkeiten zu pr-fen, die jeweils neuesten Ausgaben der angegebe-nen normativen Dokumente anzuwenden. Bei un-datierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen normativen Dokuments. Mitglieder von ISO und IEC fhren Verzeichnisse der gltigen internationalen Normen. s

25、pecified documents are not valid. Users of this guideline are however asked to examine the possi-bilities of using the newest issues of the indicated normative documents. In case of undated refer-ences the last issue of the normative document taken in purchase is valid. Members of ISO and Internatio

26、nal Electronical Commission lead listings of the valid international standards. 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach DIN EN ISO 10360-1, DIN EN ISO 14660-1, DIN EN ISO 14253-1, DIN 1319-1, DIN 1319-3, dem GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) u

27、nd dem VIM (International Vocabulary of Metrology), sowie die folgenden Begriffe: Kalibriertes Werkstck Fr die Ermittlung der Messunsicherheit verwen-detes Werkstck, an dem ausgewhlte Merkmale kalibriert wurden. Anmerkung: Ein kalibriertes Werkstck kann dann im Sinne eines Normals eingesetzt werden,

28、 wenn die entsprechenden Merkmale in Bezug auf die Messaufgabe mit hinreichend kleiner Messunsicherheit kalibriert sind. Voraussetzungen fr diese Kalibrierbarkeit sind eine hinreichende Stabilitt und hinreichend geringe Gestaltabweichungen. Normal Realisierung der Definition einer Gre, mit ange-gebe

29、nem Grenwert und beigeordneter Messunsi-cherheit, benutzt als Referenz. VIM:2007 Werkstck Zu messendes Objekt. 3 Terms and definitions The terms defined in DIN EN ISO 10360-1, DIN EN ISO14660-1, DIN EN ISO 14253-1, DIN 1319-1, DIN 1319-3, GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) a

30、nd VIM (Interna-tional Vocabulary of Metrology) apply in the ap-plication of the present guideline, as do the follow-ing terms: Calibrated workpiece Workpiece which is used for determination of un-certainty of measurement and which is calibrated in specific characteristics. Note: A calibrated workpi

31、ece can be used in the sense of a standard when the characteristics relating to the measurement task have been calibrated to a satisfactory level of measure-ment uncertainty. A condition of this calibratability is suffi-cient stability and an acceptably low level of geometric devia-tions. Measuremen

32、t standard Realization of the definition of a given quantity, with stated quantity value and associated meas-urement uncertainty, used as a reference. VIM:2007 Workpiece Object to be measured. 4 Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-ze

33、ichen Benennung b systematische Abweichung zum Kalibrier-wert k Erweiterungsfaktor l gemessenes Ma m Anzahl der Wellen n Anzahl der Wiederholungsmessungen am Normal/kalibrierten Werkstck T mittlere Temperatur whrend des Mess-prozesses 4 Symbols The following symbols are used throughout this guidelin

34、e: Symbol Term b systematic deviation from calibration value k coverage factor l measured value m number of waves n number of repeated measurements of the standard/calibrated workpiece T mean temperature during the measure-ment process B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 201

35、2-08 4 VDI/VDE 2629 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Formel-zeichen Benennung ucalStandardunsicherheit aus der Kalibrierung upStandardunsicherheit aus dem Mess-prozess uwStandardunsicherheit aus dem Produkti-onsprozess U erweiterte Messunsiche

36、rheit Ucalerweiterte Messunsicherheit der kalibrier-ten Messgre des Normals/kalibrierten Werkstcks Wtzul zulssige Wellentiefe xcalWert der Messgre des Normals/kali-brierten Werkstcks (Kalibrierwert) y Messergebnis y Mittelwert aus den Messungen am Nor-mal/kalibrierten Werkstck yiMessergebnisse als G

37、rundlage der Mess-unsicherheitsermittlung Symbol Term ucalstandard uncertainty from calibration upstandard uncertainty from measurement process uwstandard uncertainty from manufacturing process U expanded measurement uncertainty Ucalexpanded measurement uncertainty of the calibrated measurand of the

38、 standard/ calibrated workpiece Wtzul permitted wave depth xcalvalue of measurand of the standard/cali-brated workpiece (calibration value) y measurement result y mean value of measurements of stan-dard/calibrated workpiece yimeasurement results as a basis for the determination of the measurement un

39、cer-tainty 5 Anforderungen 5.1 Betriebsbedingungen Das Konturenmessgert muss die Spezifikationen des Herstellers erfllen bzw. die Spezifikationen, die vom Anwender in der Arbeitsanweisung fr die Messaufgabe niedergelegt sind. Fr die Messungen mssen die angegebenen Umgebungs- und Be-triebsbedingungen

40、 eingehalten sein. Vor Beginn der Messungen muss das Konturenmessgert und die verwendete Sensorkonfiguration nach den Verfah-ren des Herstellers eingemessen werden. Das Kon-turenmessgert und die zu messenden Werkstcke mssen in einem hinreichenden thermischen Gleichgewicht stehen. Das zu messende Wer

41、kstck muss in geeigneter Weise aufgespannt und ausge-richtet sein. 5.2 hnlichkeitsbedingungen Das Verfahren erfordert die hnlichkeit zwischen den Eigenschaften des Normals/kalibrierten Werk-stcks und den Eigenschaften der zu messenden Werkstcke sowie zwischen den Bedingungen bei der Messung des Norm

42、als/kalibrierten Werkstcks und bei den Messungen der Werkstcke. Diese Eigenschaften bzw. Bedingungen sind: Gre und Form der geometrischen Merkmale Gestaltabweichungen (Formabweichungen, Wel-ligkeit, Rauheit) Material (Ausdehnungskoeffizient, Elastizitt, Hrte) 5 Requirements 5.1 Operating conditions

43、The contour-measuring system must meet the manufacturers specifications or the specifications laid down by the user in the work instructions for the measurement task. The specified environmental and operating conditions must be complied with for the measurements. Before measurements are started the

44、contour-measuring system and the sen-sor configuration used must be calibrated by the manufacturers method. The contour-measuring system and the workpieces to be measured must be in a satisfactory thermal equilibrium. The work-piece to be measured must be suitably clamped and aligned. 5.2 Similarity

45、 condition The procedure calls for similarity between the properties of the standard/calibrated workpiece and the properties of the workpiece to be measured as well as between the conditions during measure-ment of the standard/calibrated workpiece and during measurements of the workpieces. These pro

46、perties or conditions are as follows: size and form of the geometric characteristics shape differences (form tolerances, waviness, surface roughness) material (coefficient of expansion, elasticity, hardness) B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Vere

47、in Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI/VDE 2629 Blatt 2 / Part 2 5 Umweltbedingungen (Temperierzeit, Tempera-turschwankungen, Schwingungen .) Sensorkonfiguration (Antastkraft, Radius des Antastelements .) Aufspannung und Ausrichtung (Aufspannkrf-te, Lage und Orientierung im Messbereich .)

48、Mess- und Auswertestrategie (Punktabstand, Zeitdauer der Messungen, Bezugselemente .) Die hnlichkeit ist auch dann gegeben, wenn die Schwankungen der Bedingungen hnlich sind. Voraussetzung dafr ist, dass alle mglichen auf-tretenden Schwankungen bei den Messungen an den Werkstcken auch tatschlich bei

49、 den Messun-gen des Normals/kalibrierten Werkstcks aufgetre-ten sind. Die Anforderungen an die hnlichkeit werden vom Anwender in Abhngigkeit von den funktionellen Eigenschaften der Merkmale und dem Einfluss auf die Messungen festgelegt. Es wird empfohlen, fr die Messungen der Norma-le/kalibrierten Werkstcke und der Werkstcke die gleiche Sensorkonfiguration sowie die gleiche Mess- und Auswertestrategie zu verwenden. Systematische Abweichun