VDI VDE 2631 Blatt 10-2014 Form measurement - Determination of the uncertainty of form measurements.pdf

1、ICS 17.040.01, 19.060 VDI/VDE-RICHTLINIEN Dezember 2014 December 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Formprfung Ermittlung der Messunsicherheit von Formmessungen Form measurement Determination of the uncertainty of form measurements VDI/VDE 2631

2、 Blatt 10 / Part 10 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisier

3、ungstechnik (GMA) Fachbereich Fertigungsmesstechnik VDI/VDE-Handbuch Fertigungsmesstechnik VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 3: Betriebsmittel Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:03.14Entw

4、urf, deutschFormeredition:03/14Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/Available atBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2014Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 2 3

5、Begriffe 3 4 Formelzeichen und Abkrzungen . 3 5 Anforderungen 4 5.1 Normale . 4 5.2 Umgebungsbedingungen 4 5.3 Einmessung des Formmessgerts . 4 6 Ermittlung der Messunsicherheit 5 6.1 Beschreibung der Messungen 5 6.2 Mathematisches Modell der Messungen . 5 6.3 Einflussgren . 7 6.4 Erweiterte Messuns

6、icherheit 9 Anhang Praktische Beispiele zur Messunsicherheitsberechnung 9 Schrifttum 12 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 2 3 Terms and definitions 3 4 Symbols and abbreviations . 3 5 Requirements 4 5.1 Standards . 4 5.2 Ambient conditions 4 5.3 Measuring the f

7、orm measurement system 4 6 Determining the measurement uncertainty 5 6.1 Description of the measurements . 5 6.2 Mathematical model of the measurements 5 6.3 Influencing variables . 7 6.4 Extended measurement uncertainty . 9 Annex Practical examples of calculating the measurement uncertainty 9 Bibli

8、ography 12 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1029BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-08 2 VDI/VDE 2631 Blatt 10 / Part 10 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie is

9、t 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-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-

10、rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard has been develope

11、d in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including 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

12、 standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung Diese Richtlinie ist Bestandteil der Richtlinienreihe VDI/VD

13、E 2631. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet ab-rufbar unter www.vdi.de/2631. Die Richtlinie wurde im Fachausschuss Form-messtechnik“ der VDI/VDE-GMA erarbeitet. Introduction This standard is part of the VDI/VDE 2631 series of standards. A catalogue of all

14、 available parts of this series of standards can be accessed on the in-ternet at www.vdi.de/2631. This standard was prepared by the VDI/VDE-GMA technical committee “Form measurement technolo-gy”. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie gilt fr die Messung von Messob-jekten mit Formmessgerten. Sie gibt

15、Hinweise zur Ermittlung der Messunsicherheit von Messungen auf Formmessgerten. 1 Scope This standard covers the measurement of measured objects using form measurement equipment. It provides advice on calculating the uncertainty of measurements performed using form measurement equipment. 2 Normative

16、Verweise / Normative references Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieser Richtlinie erforderlich: / The following referenced documents are indis-pensable for the application of this standard: DIN EN ISO 1101:2014-04 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Geometrische Tolerie

17、rung; Tolerierung von Form, Richtung, Ort und Lauf (ISO 1101:2012 + Cor. 1:2013); Deutsche Fassung EN ISO 1101:2013 (Geometrical pro-duct specifications (GPS); Geometrical toleran-cing; Tolerances of form, orientation, location and run-out (ISO 1101:2012 + Cor. 1:2013); German version EN ISO 1101:2

18、013) DIN EN ISO 12180-1:2011-07 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Zylindrizitt; Teil 1: Begriffe und Kenngren der Zylinderform (ISO 12180-1:2011); Deutsche Fassung EN ISO 12180-1:2011 (Geometrical product specifi-cations (GPS); Cylindricity; Part 1: Vocabulary and parameters of cylindrical f

19、orm (ISO 12180-1: 2011); German version EN ISO 12180-1:2011) DIN EN ISO 12181-1:2011-07 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Rundheit; Teil 1: Be-griffe und Kenngren der Rundheit (ISO 12181-1:2011); Deutsche Fassung EN ISO 12181-1:2011 (Geometrical product specifi-cations (GPS); Roundness; Part

20、 1: Vocabulary and parameters of roundness (ISO 12181-1: 2011); German version EN ISO 12181-1:2011) 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 (Geometrical produ

21、ct specifi-cations (GPS); Straightness; Part 1: Vocabulary and parameters of straightness (ISO 12780-1: 2011); German version EN ISO 12780-1:2011) DIN EN ISO 12781-1:2011-07 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Ebenheit; Teil 1: Be-griffe und Kenngren der Ebenheit B974908A824A6748CAAAA99BAB349F

22、63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1029BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI/VDE 2631 Blatt 10 / Part 10 3 (ISO 12781-1:2011); Deutsche Fassung EN ISO 12781-1:2011 (Geometrical product specifi-cati

23、ons (GPS); Flatness; Part 1: Vocabulary and parameters of flatness (ISO 12781-1:2011); German version EN ISO 12781-1:2011) DIN EN ISO 16610-21:2013-06 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Filterung; Teil 21: Li-neare Profilfilter: Gau-Filter (ISO 16610-21: 2011); Deutsche Fassung EN ISO 16610-2

24、1: 2012 (Geometrical product specifications (GPS); Filtration; Part 21: Linear profile filters: Gaussi-an filters (ISO 16610-21:2011); German version EN ISO 16610-21:2012) Internationales Wrterbuch der Metrologie; Grund-legende und allgemeine Begriffe und zugeordne-te Benennungen (VIM); Deutsch-engl

25、ische Fas-sung ISO/IEC-Leitfaden 99:2007 ISO/IEC Guide 98-3:2008-09 Uncertainty of mea-surement; Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995) (Messunsicherheit; Teil 3: Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen) 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten

26、 die Begriffe nach DIN EN ISO 12181-1, DIN EN ISO 12180-1, DIN EN ISO 12780-1, DIN EN ISO 12781-1, DIN EN ISO 16610-21, DIN EN ISO 1101, VIM sowie die folgenden Begriffe: Erfasste Linie Digitale Darstellung des Profils einer wirklichen Oberflche eines durch Messung erfassten Objekts. Formabweichung

27、Wert der grten rtlichen Formabweichung LDmaxaddiert zum Betrag der grten negativen rtlichen Formabweichung LDmin. Messprofil Durch Filterung absichtlich modifizierte erfasste Linie einer wirklichen Oberflche. Referenzelement Nach festen Regeln in ein Profil/eine Oberflche eingepasste Ersatzgeometrie

28、 auf die die Form ab-weichung und deren Kenngren bezogen sind. 3 Terms and definitions For the purposes of this standard, the terms and definitions as per DIN EN ISO 12181-1, DIN EN ISO 12180-1, DIN EN ISO 12780-1, DIN EN ISO 12781-1, DIN EN ISO 16610-21, DIN EN ISO 1101, VIM and the following terms

29、 and defini-tions apply: Extracted line Digital representation of the profile of a real sur-face of an object recorded by measurement. Form deviation Greatest local form deviation LDmaxplus the great-est negative local form deviation LDmin. Measured profile Extracted line of a real surface, modified

30、 delib-erately by filtering. Reference element Substitute geometry adjusted to a profile/a surface according to strict rules, to which the f orm devi-ation and its parameters are referred back. 4 Formelzeichen und Abkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verw

31、endet: Formel-zeichen Bezeichnung FA Formabweichung des zu messenden Objekts FAt Spitze-zu-Tal-Formabweichung FAt*Anzeigewert fr die Spitze-zu-Tal-Formabweichung FN Abweichung des Formnormals (Kalibrier-wert) FS vom Hersteller spezifizierte Fhrungs-abweichung k Erweiterungsfaktor 4 Symbols and abbre

32、viations The following symbols are used throughout this standard: Symbol Designation FA form deviation of the object to be measured FAt peak-to-trough form deviation FAt*displayed value of the peak-to-trough form deviation FN deviation of the form standard (calibration value) FS guidance error speci

33、fied by the manufactur-er k extension factor B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1029BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-08 4 VDI/VDE 2631 Blatt 10 / Part 10 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Formel-zei

34、chen Bezeichnung LD Korrekturwert fr die rtliche Form-abweichung LD1Einflussgre Fhrungsabweichung LD2Einflussgre Einmessung/Rckfhrung LD3Einflussgre Drift LD4Einflussgre Variation der Formabwei-chung des Messobjekts LD5Einflussgre Ausrichtung, Deformation Messobjekt LD6Einflussgre Sauberkeit des Mes

35、sobjekts LD*Anzeigewert fr die rtliche Formabwei-chung n Anzahl der Wiederholmessungen RONt Rundheitsabweichung (MZCI, LSCI, MCCI, MICI) s Standardabweichung STRt mittlere Geradheitsabweichung u Standardunsicherheit U erweiterte Messunsicherheit VN Kalibrierwert fr das Vergrerungsnormal Symbol Desig

36、nation LD correction for the local form deviation LD1influencing variable: guidance error LD2influencing variable: measurement/ feedback LD3influencing variable: drift LD4influencing variable: variation of the form deviation of the measured object LD5influencing variable: alignment, defor-mation of

37、the measured object LD6influencing variable: cleanliness of the measured object LD*displayed value of the local form deviation n number of repeat measurements RONt roundness deviation (MZCI, LSCI, MCCI, MICI) s standard deviation STRt mean straightness deviation u standard uncertainty U extended mea

38、surement uncertainty VN calibration value for the magnification standard 5 Anforderungen 5 Requirements 5.1 Normale Fr die verwendeten Normale muss die Rckfh-rung durch Kalibrierung sichergestellt werden. Der Anschluss dieser Normale an die nationalen Nor-male in bereinstimmung mit dem international

39、en Einheitensystem (SI) muss nachgewiesen sein. 5.1 Standards For the standards being used, the feedback must be guaranteed through calibration. The linking of these standards to the national standards in agree-ment with the International System of Units (SI) must be verified. 5.2 Umgebungsbedingung

40、en Die Bezugstemperatur fr dimensionelle Messun-gen betrgt 20 C (DIN EN ISO 1). Wird bei ab-weichenden Temperaturen gemessen, so sind wei-tere Einflussgren in der Messunsicherheit zu bercksichtigen. In dieser Richtlinie wird darauf nicht eingegangen. 5.2 Ambient conditions The reference temperature

41、for dimensional meas-urements is 20 C (DIN EN ISO 1). Where meas-urements are conducted under other temperatures, additional influencing variables need to be taken into consideration when calculating the measure-ment uncertainty. This standard does not go into this aspect in further detail. 5.3 Einm

42、essung des Formmessgerts Die Einmessung des verwendeten Formmessgerts orientiert sich an dem in VDI/VDE 2631 Blatt 2 beschriebenen Verfahren. 5.3 Measuring the form measurement system Initial measurement of the form measurement sys-tem being used follows the method described in VDI/VDE 2631 Part 2.

43、B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1029BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI/VDE 2631 Blatt 10 / Part 10 5 6 Ermittlung der Messunsicherheit 6 Determining the measurem

44、ent uncertainty 6.1 Beschreibung der Messungen Die Beschreibung der Messungen orientiert sich an den in VDI/VDE 2631 Blatt 9 beschriebenen Mess- und Auswertebedingungen. 6.1 Description of the measurements The description of the measurements is based on the measurement and analysis conditions descri

45、bed in VDI/VDE 2631 Part 9. 6.2 Mathematisches Modell der MessungenDas mathematische Modell wird von der Definition der Messgre, deren Erfassung und Auswertung abgeleitet. Fr die Messgre Formabweichung wird typischerweise die Spitze-zu-Tal-Formab-weichung verwendet (im Folgenden Formabwei-chung“). D

46、ie Definition der Formabweichung impliziert, dass das mathematische Modell abhngig ist von der Regel zum Einpassen des Referenzelements und des verwendeten Filters. Werden fr die Aus-wertung ein und derselben erfassten Linie/Ober-flche verschiedene Filter sowie verschiedene Re-geln zur Einpassung ei

47、nes Referenzelements ver-wendet, so sind die mathematischen Modelle prin-zipiell voneinander verschieden. Daher knnen die entsprechenden Messergebnisse und die ihnen beigeordneten Messunsicherheiten nicht ohne Wei-teres miteinander verglichen werden. Allgemein gilt fr die Spitze-zu-Tal-Formab-weichu

48、ng: max mint = +FA LD LD (1) Dabei ist LDmaxmaximale rtliche Formabweichung LDminminimale rtliche Formabweichung (Bild 1) Bild 1. Rundheitsmessprofil mit markierter maxi-maler rtlicher Formabweichung LDmax und mini-maler rtlicher Formabweichung LDmin 6.2 Mathematical model of the measurements The ma

49、thematical model is derived from the defi-nition of the measured variable, its recording and analysis. For form deviation in particular, typically the peak-to-trough form deviation (hereunder “form deviation”) is used. The definition of the form deviation implies that the mathematical model depends on the rules for adjusting the reference element and the filter used. Where the analysis of the same extracted line/ surface makes use of several dif