VDI VDE 2631 Blatt 1-2016 Form measurement - Principles.pdf

1、ICS 17.040.30 VDI/VDE-RICHTLINIEN August 2016 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Formmesstechnik Grundlagen Form measurement Principles VDI/VDE 2631 Blatt 1 / Part 1 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie

2、ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Fertigungsmesstechnik VDI/VDE-Handbuch Fertigungsmesstechnik VDI-Handbuch

3、 Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 1: Grundlagen und Planung Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgaben:06.99;05.15 Entwurf,deutschFormereditions:06/99;05/15 Draft,in German onlyZu beziehen durch / Availabl

4、e atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten / AllrightsreservedVerein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2016Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 2 3 Begriffe 3 4 Formmesstechnik . 4 4.1 Aufgabenstellung der Formmesstechn

5、ik . 4 4.2 Aufbau von Formmessgerten . 4 5 Einflsse auf den Messwert . 8 5.1 Messgerteeinflsse . 9 5.2 Umgebungseinflsse 11 5.3 Einfluss des Messtechnikers 14 5.4 Einfluss der Messstrategie 14 5.5 Messobjekteinflsse . 21 6 Messstrategien zur Eliminierung von Einflssen 23 7 Annahmeprfung von Formmess

6、gerten . 24 8 Stabilittsberwachung von Formmessgerten . 24 Schrifttum 25 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 2 3 Terms and definitions 3 4 Form measurement 4 4.1 The task of form measurement 4 4.2 Construction of form measuring instruments. 4 5 Factors affecting

7、the result 8 5.1 Measuring instrument effects. 9 5.2 Ambient factors . 11 5.3 The effect of the technician . 14 5.4 The effect of the measurement strategy 14 5.5 Measured object effects . 21 6 Measurement strategies for eliminating external effects . 23 7 Acceptance testing of form measuring instrum

8、ents . 24 8 Stability monitoring of form measuring instruments . 24 Bibliography 25 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1129BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-09 2 VDI/VDE 2631 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingen

9、ieure e.V., Dsseldorf 2016 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 vollstn-

10、dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.

11、Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2631. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, includi

12、ng those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) speci

13、fied in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the internet at www.vdi.de/2631. Einleitung In dieser Richtlinie werden die Grundlagen der Formmesstechnik beschr

14、ieben, insbesondere die Voraussetzungen und Randbedingungen zum Mes-sen der Formmerkmale Rundheit, Geradheit und Zylinderform sowie der aus der Verknpfung von Rundheits- und Geradheitsmessergebnissen abzulei-tenden Lagemerkmale, wie Parallelitt und Recht-winkligkeit. In dieser Richtlinie wird ein be

15、rblick gegeben, welche Gertekomponenten fr den Mess-prozess wesentlich sind und welche Einflussgren auf die Ergebnisse einer Formmessung einwirken. Die Kenntnis dieser Einflussgren ist wichtig, um sinnvolle Verfahrensanweisungen fr die Abnahme und die regelmige berwachung von Formmess-gerten sowie f

16、r die Messung an Messobjekten festlegen zu knnen. Die Richtlinie wurde im Fachausschuss Form-messtechnik“ der VDI/VDE-GMA erarbeitet. Introduction This standard describes the principles of form measurement, in particular the prerequisites and constraints associated with the measurement of form chara

17、cteristics such as roundness, straight-ness, and cylindricity, and with position character-istics such as parallelism and orthogonality that are derivable from a combination of roundness and straightness measurement results. An overview discusses which instrument components are essen-tial for the me

18、asurement process and which varia-bles affect the results of form measurements. Knowledge of these variables is important so as to be able to define reasonable operating instructions for the acceptance and regular monitoring of form measuring instruments and for measurements of objects. This standar

19、d was prepared by the Form Measure-ment technical committee of VDI/VDE-GMA. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie beschreibt Messverfahren, Ma- und Formverkrperungen (Normale) so, dass Eigen-schaften von Formmessgerten berprft werden knnen und bei Formmessungen rckfhrbare, reproduzierbare und vergleich

20、bare Messergebnisse erzielt werden knnen. Diese Richtlinie gilt nur fr Regelgeometrien. 1 Scope This standard describes measurement methods and geometrical material measures (standards) such that the properties of form measuring instruments can be checked and traceable, reproducible, and comparable

21、results of form measurements can be obtained. This document applies only to standard geometries. 2 Normative Verweise Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieser Richtlinie erforderlich: DIN EN ISO 12181-1:2011-07 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Rundheit; Teil 1: Be-2 No

22、rmative references The following referenced documents are indispen-sable for the application of this standard: DIN EN ISO 12181-1:2011-07 Geometrical prod-uct specifications (GPS); Roundness; Part 1: B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1129BEST Beu

23、thStandardsCollection - Stand 2016-09All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI/VDE 2631 Blatt 1 / Part 1 3 griffe und Kenngren der Rundheit (ISO 12181-1:2011); Deutsche Fassung EN ISO 12181-1:2011 DIN EN ISO 12181-2:2011-07 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Run

24、dheit; Teil 2: Spe-zifikationsoperatoren (ISO 12181-2:2011); Deut-sche Fassung EN ISO 12181-2:2011 DIN EN ISO 12780-1:2014-04 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Geradheit; Teil 1: Be-griffe und Kenngren der Geradheit (ISO 12780-1:2011); Deutsche Fassung EN ISO 12780-1:2011 DIN EN ISO 12780-2:

25、2011-07 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Geradheit; Teil 2: Spezifikationsoperatoren (ISO 12780-2:2011); Deutsche Fassung EN ISO 12780-2: 2011 VDI/VDE 2631 Blatt 6:2016-08 Formmesstechnik; Ermittlung der Geradfhrungsabweichungen Vocabulary and parameters of roundness (ISO 12181-1:2011); Ger

26、man version EN ISO 12181-1:2011 DIN EN ISO 12181-2:2011-07 Geometrical prod-uct specifications (GPS); Roundness; Part 2: Specification operators (ISO 12181-2:2011); German version EN ISO 12181-2:2011 DIN EN ISO 12780-1:2014-04 Geometrical prod-uct specifications (GPS); Straightness; Part 1: Vocabula

27、ry and parameters of straightness (ISO 12780-1:2011); German version EN ISO 12780-1:2011 DIN EN ISO 12780-2:2011-07 Geometrical prod-uct specifications (GPS); Straightness; Part 2: Specification operators (ISO 12780-2:2011); German version EN ISO 12780-2:2011 VDI/VDE 2631 Part 6:2016-08 Form measure

28、ment; Determination of the straightness devia-tion of the linear guide 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach DIN EN ISO 12181-1 und -2, DIN EN ISO 12780-1 und -2, VDI/VDE 2631 Blatt 6 sowie die folgenden Begriffe: Justierung (Justierung eines Messsystems) Menge von

29、Ttigkeiten, die an einem Messsystem ausgefhrt werden, sodass dieses festgelegte Anzei-gen liefert, die Werten einer zu messenden Gre entsprechen Anmerkung 1: Synonym wird Einmessen“ verwendet. Anmerkung 2: Der Begriff Justierung“ ist nicht mit dem Begriff Kalibrierung“ (Feststellen von Abweichungen)

30、 identisch. Trotzdem wird umgangssprachlich die Bezeichnung Kalibrierung“ flschlicherweise fr den Vorgang der Justierung oder den gemeinsamen Vorgang der Kalibrierung und Justierung verwendet. Messkreis geschlossene Kette, die alle Komponenten umfasst, die das Messobjekt und die Tastspitze verbinden

31、 (z. B. die Mittel zur Positionierung, die Befestigung des Messobjekts, der Messstnder, die Antriebs-einheit, das Tastsystem) in Anlehnung an DIN EN ISO 25178-601 Messstrategie Anzahl und Verteilung von Messlinien oder Mess-punkten sowie Reihenfolge ihres Anfahrens auf dem betrachteten wirklichen Ge

32、ometrieelement Regelgeometrie geometrisches Element, das sich durch eine einfa-che mathematische Formel beschreiben lsst Beispiel: Kreis, Linie, Ebene, Zylinder, Kugel, Kegel 3 Terms and definitions For the purposes of this standard, the terms and definitions as per DIN EN ISO 12181-1 and -2, DIN EN

33、 ISO 12780-1 and -2, VDI/VDE 2631 Part 6, and the following terms and definitions apply: adjustment (adjustment of a measuring system) set of activities performed on a measuring system such that it outputs defined displays that correspond to the values of a measured quantity Note 1: “Aligning” is us

34、ed synonymously. Note 2: The concept of “adjustment” is not identical with “calibration” (identifying errors). Nevertheless, “calibration” is used colloquially and incorrectly for the process of adjustment or the joint process of calibration and adjustment.measurement circuit closed chain comprising

35、 all the components that link the measured object and the probe tip (e.g. the positioning equipment, the mounting of the mea-sured object, the base, the drive unit, the probing system) adapted from DIN EN ISO 25178-601 measurement strategy number and distribution of measurement lines or points plus

36、the sequence of their acquisition on the real geometric element of interest standard geometry geometric element that can be described by a sim-ple mathematical formula Example: circle, line, plane, cylinder, sphere, cone B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19C

37、FC1FA2DEE1129BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-09 4 VDI/VDE 2631 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 Signalbertragungskette Folge von Elementen eines Messgerts oder einer Messeinrichtung, die den Weg des Messsignals von der Aufnahme der

38、Messgre bis zur Bereitstellung der Ausgabe bildet VDI/VDE 2631 Blatt 2 signal transmission chain series of elements of a measuring instrument or a measuring device which forms the path of the measurement signal from picking up the measured quantity until provision of the output VDI/VDE 2631 Part 2 4

39、 Formmesstechnik 4.1 Aufgabenstellung der Formmesstechnik Die reale Gestalt der Oberflche eines Messobjekts kann als berlagerung von Wellen mit kurzen und langen Wellenlngen aufgefasst werden. Die lang-welligen Anteile sind der Formabweichung zuzu-ordnen und die kurzwelligen Anteile der Rauheit. Die

40、 Welligkeit ist Bestandteil der Form, sofern nicht gesondert ausgewiesen. Hieraus wird deut-lich, dass ein Formmessgert neben der Form auch Welligkeits- und Rauheitsanteile erfasst. Erst eine sorgfltige Analyse der Messdaten erlaubt eine sinnvolle Trennung der Anteile und damit eine korrekte Interpr

41、etation der Messergebnisse. Zweck jeder Formmessung ist die Beurteilung eines Messobjekts hinsichtlich der einzuhaltenden Toleranzen. Form- und Lagetoleranzen fr die verschiedensten Geometrieelemente sind in der grundlegenden Norm DIN EN ISO 1101 definiert. In dieser Richtlinie werden Messgerte und

42、Mess-verfahren erlutert, mit denen Messungen von Form- und Lageabweichungen an einfachen Geo-metrieelementen, wie Zylindern und Kugeln, durchgefhrt werden knnen. 4 Form measurement 4.1 The task of form measurement The real shape or surface contour of a measured object can be regarded as a superposit

43、ion of waves with short and long wavelengths. The longwave components can be attributed to form errors, and the shortwave components to roughness. The wav-iness is a component of the form, unless identified separately. It then becomes evident that a form measuring instrument captures not only form b

44、ut also waviness and roughness components. Only careful analysis of the results makes possible a sensible separation of the components and thus correct interpretation of the results. The purpose of any form measurement is to assess a measured object in terms of the tolerances that need to be adhered

45、 to. Form and position toleranc-es for the various geometric elements are defined in the fundamental Standard DIN EN ISO 1101. This standard discusses measuring instruments and measurement methods, with which measurements of form and position errors can be performed on simple geometric elements such

46、 as cylinders and spheres. 4.2 Aufbau von Formmessgerten Messungen von Formabweichungen an vorwiegend zylindrischen Geometrieelementen werden mit Formmessgerten durchgefhrt. Zum Messen von Rundheitsabweichungen dienen Przisionsdrehfh-rungen, zum Messen von Geradheitsabweichungen dienen Przisionsgera

47、dfhrungen. Um die Mantelli-nien eines zylindrischen Krpers zu messen, ist eine parallel zur Drehachse ausgerichtete Geradfhrung erforderlich. Weisen die Messachsen Geometrieab-weichungen auf, so gehen diese in das Messergebnis ein. Aus diesem Grund ist fr die Messachsen eine mglichst ideale Geometri

48、e notwendig. Ein Tastsystem erfasst die Formabweichungen des Messobjekts. Hierzu wird das Tastsystem mittels Gerad- oder Drehfhrung relativ zum Messobjekt entlang seiner Oberflche bewegt. Eine Abfolge von Messpunkten wird zu einem Messprofil zusammen-gefasst und nach verschiedenen Kriterien ausgewer

49、tet. Das prinzipielle Funktionsschema von Form-messgerten zeigt Bild 1. Einzelheiten zur Signal-bertragungskette siehe VDI/VDE 2631 Blatt 2. 4.2 Construction of form measuring instruments Form errors of predominantly cylindrical geomet-ric elements are measured with form measuring instruments. Roundness errors are measured with a rotary precision guide, and straightness errors with a linear precision guide. Measuring the generatri-ces of a cylindrical body require