1、前言本标准是根据国际标准 产品几何量技术规范 坐标测量机 的验收检测和复检检测第部分 词汇 进行制定的 在技术内容与编写顺序上与该国际标准等效 与的主要区别 是增加了词汇的中文索引在 产品几何量技术规范 坐标测量机的验收检测和复检检测 主标题下 将等效采用国际标准 系列陆续制 修 定 包括测量线性尺寸的坐标测量机 配置转台的轴线为第四轴的坐标测量机在扫描模式下用的坐标测量机 用多探针探测系统的坐标测量机 计算高斯拟合要素的误差评定等其余 部分的标准 本标准是 标准的第 部分本标准的附录 是提示的附录本标准由全国产品尺寸和几何技术规范标准化技术委员会提出并归口本标准起草单位 机械科学研究院 航空
2、精密机械研究所 上海交运股份有限公司 中国计量科学研究院 福建智舟科技有限公司本标准主要起草人 李晓沛 李建书 吴文炳 王为农 王雷 郑舜英 黄金湘前言国际标准化组织是由各国标准团体 成员团体 组成的世界范围的联合组织 国际标准的制定通常由 的技术委员会来完成 各成员团体若对某技术委员会确立的项目感兴趣 均有权派员参加其中的工作 与 有联系的政府的或非政府的国际组织也可参加有关工作 与从事电工技术标准化的国际电工委员会 有着密切合作关系按 导则第 部分给定的规则 起草国际标准由技术委员会通过的国际标准草案提交各成员团体表决 需取得至少 参加的成员团体的同意才能作为国际标准发布应注意到本部分 标
3、准中某些部分可能会涉及到专利权的问题 不应承担鉴别任一或全部这样的专利权的责任在主标题 产品几何量技术规范 坐标测量机 的验收检测和复检检测下由以下部分构成第 部分 词汇第 部分 测量线性尺寸的坐标测量机第 部分 配置转台轴线为第四轴的坐标测量机第 部分 在扫描模式下用的坐标测量机第 部分 用多探针探测系统的坐标测量机第 部分 计算高斯拟合要素的误差评定本部分 的附录 和附录 都是提示性的附录中华人民共和国国家标准产品几何量技术规范坐标测量机的验收检测和复检检测第 部分 词汇中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 批准 实施范围本标准确定了坐标测量机及其验收检测和复检检测的词汇通用术语坐标测量
4、机通过运转探测系统 测量工件表面空间坐标的测量系统注 各类常见坐标测量机及其机械轴系的图例描述见附录 提示的附录坐标测量由坐标测量机 来完成空间坐标的测量测量空间由坐标测量机测量空间坐标的极限区域来表示的坐标测量机 测量范围工件坐标系统相对工件而确定的坐标系统机器坐标系统相对坐标测量机 的机械轴或计算轴而确定的坐标系统注 各类常见坐标测量机及其机械轴系的描述见附录 提示的附录探测系统由测头 以及可附加配置的测头加长杆 测头交换系统 探针 探针交换系统和探针加长杆等组成的系统 见图 和图注探测系统与探测轴 相连探测系统不仅限于接触式探测系统探测测定坐标值的动作离散点探测退出中间点 后 记录直接评
5、定的指示测量点 的一种特定探测 模式扫描采集连续的测量点 以表征被测表面上各条线的一种特定探测 模式程序点由坐标描述的点 并用来控制探测系统 内某特定点的运动中间点不作探测 的特定程序点注 中间点通常用来控制探测系统 的运动 改变其运动的速度和方向并作空程运动指示测量点探测系统 中的特定点 在执行探测 的瞬间指示该点的坐标值 见图注 特定点通常位于或接近探针针头 的中心处探测轴 测头加长杆 测头交换系统 测头 探针交换系统 探针加长杆 探针杆探针 探针针头 针头直径 探测系统 探针系统构成探针系统的部分图 探测系统探测轴 万向系统 测头加长杆 测头交换系统测头 探针加长杆 探针 万向探测系统图
6、 万向探测系统修正测量点基于指示测量点 工件表面上点的估计值 见图 和图注 在测头 无探针系统 的情况下 比如光学探测系统 指示测量点 与修正测量点可为同一点指示测量点 针头修正矢量 修正测量点 目标接触点实际接触点 实际要素 公称要素 位置误差图 点的命名 简化示意指示测量点 针头修正矢量 修正测量点修正测量点矢量 指示测量点矢量图 针头修正矢量 简化示意目标接触点在公称组成要素上预定的接触点 见图实际接触点探针针头 与实际要素间接触的点 见图针头修正矢量把指示测量点 转换为修正测量点 的矢量 见图 和图注针头修正矢量通常包括针头的结构尺寸 如半径和探测系统 的系统误差修正量 指示测量点 到
7、修正测量点 的转换可用下式表示式中 修正测量点的矢量指示测量点的矢量针头修正矢量习惯的作法通常是用近似的探针针头 半径表示该矢量的大小用表面法向的估计表示方向 针头直径包含有修正量如探针杆的弯曲通常称为有效针头直径坐标测量机的 验收检测按坐标测量机 制造商和用户共同商定的检测程序 验证一台坐标测量机符合制造商所提供性能的一组操作坐标测量机的 复检检测按验收检测 的同一检测程序进行 检测坐标测量机 符合用户规定的性能的操作坐标测量机的 中间检查为保持坐标测量机 的测量可信程度 由用户规定和在复检检测之间完成的检测高斯径向距离由球形尺寸实物标准器 上的一定量的修正测量点 求出辅助要素的高斯 最小二
8、乘法球心与同一球形尺寸实物标准器上修正测量点之间的距离注所有测量点形成提取要素由此形成辅助要素从而得到一系列高斯径向距离 值范围同一公称量的最大值与最小值之差滞后与预加的激励次序有关的测量仪器的响应特性注通常认为滞后与被测量有关 也可认为与感应量有关探测轴安装探测系统 的坐标测量机 部件探测系统的术语测头探测 时能发送信号的装置接触式探测系统需与待测表面发生实体接触的探测系统非接触式探测系统不需与待测表面发生实体接触的探测系统注光学探测系统 就是非接触式探测系统光学探测系统用光学系统探测 产生修正测量点 的一种非接触式探测系统多测头系统具有多个测头 的探测系统 见图 和图万向探测系统通过手动或
9、机动调位装置调整不同的空间角度位置的探测系统 见图探测系统的标定建立为以后测量所必须的探测系统 参数的操作多探针探测系统 装有带一个或若干个探针的多探针系统 或带几个探针 的单探针系统或探测系统是多测头系统 或探测系统 能在多方位上定位的一个或几个探针 见图 至图探针系统的术语探针由探针针头 和探针杆组成的机械元件探针针头执行与工件接触的机械元件注探针针头可以是球 圆柱圆盘锥尖形等探针系统元件能执行与工件作接触的机械元件 如探针加长杆和探针探针系统包括至少一个探针 的探针系统元件 的任一组合探针长度探针针头的中心到探针杆轴肩的距离 见图 球形探针针尖探针针头偏置在机器坐标系统 内 相对于已建立
10、的基准 探针针头 中心的坐标注可由经标定的首个探针 的中心建立基准探测轴 测头交换系统 测头 探针 探针加长杆图 带多探针和多测头系统 两测头和两单探针 的探测系统探测轴 测头交换系统 测头 探针图 带多探针 多测头和测头交换系统 两测头 两单探针和测头交换系统 的探测系统探测轴 测头 探针 探针加长杆图 带多探针 两单探针 的探测系统探测轴 测头 星形探针图 带多探针 一个星形探针 的探测系统探测轴 测头 探针交换系统 探针图 带多探针 两单探针和一探针交换系统 的探测系统图 探针长度转台的术语转台工件相对坐标测量机 的线性运动轴线作旋转的工件装卡装置注 转台可以是分度式的或无限调位式的转台
11、设置制造商为找正 用机械方式或软件方式 转台 的轴线与坐标测量机 的线性运动轴系而规定的操作程序坐标测量机操作的术语离散点探测速度离散点探测 时探测系统 相对工件运动速度的大小扫描速度扫描 时探测系统 相对工件运动的速度返回距离从新的程序点 到中间点 的距离 该中间点为紧接从前一个程序点所确定的探针针头的返回运动点扫描探测的术语修正扫描点扫描 探测得到的修正测量点目标扫描线沿目标接触点 展伸的线修正扫描线由扫描 探测得到的修正测量点 描述的线目标扫描平面目标接触点 所处的平面预定路径扫描在两规定的端点之间由目标扫描线 控制探测系统 运动的一种扫描 方式注端点可以是目标接触点 也可以是修正测量点
12、非预定路径扫描在两规定的端点之间由探测系统本身信号的反馈控制探测系统 运动的一种扫描 方式扫描顺序由一个中间点扫描到另一个中间点的运动组成坐标测量机 的一套连接的自动操纵的动作坐标测量机的 高点密度每两个连接扫描点之间的距离小于或等于 的修正扫描点 的分布坐标测量机的 低点密度每两个连接扫描点之间的距离大于或等于 的修正扫描点 的分布人造标准器的术语实物标准器复现一要素可溯源的尺寸量值的实物量具尺寸实物标准器复现尺寸要素的实物标准器标准球置于坐标测量机 的测量空间区 内 用作探测系统标定 的球形尺寸实物标准器检测球用作验收检测 和复检检测 的球形尺寸实物标准器坐标测量机误差或示值误差的术语坐标
13、测量机尺寸测量的示值误差用坐标测量机 从相反两方向接近探测点 测定尺寸实物标准器 的两标称平行平面间的法向与一个面正交的两相对点距离的示值误差注对实物标准的测量是通过两相对表面上 与一个面正交的两相对点进行 当从相反两方向接近该两点时 见图和图 测量方向坐标测量机尺寸测量的最大允许示值误差由坐标测量机 的规范 规程等所允许的坐标测量机尺寸测量的示值误差 的极限值注坐标测量机尺寸测量的最大允许示值误差 以下列三个表达式的任一式表示和 的较小值见图见图见图式中 正常数 由坐标测量机制造商提供无量纲常数 由坐标测量机制造商提供被测长度最大允许误差 由坐标测量机制造商提供上列表达式适用于将尺寸实物标准
14、器 放在坐标测量机测量空间 的任何位置和方向的测量图 坐标测量机尺寸测量的最大允许示值误差 见 注图 坐标测量机尺寸测量的最大允许示值误差 见 注图 坐标测量机尺寸测量的最大允许示值误差 见 注探测误差用坐标测量机测定球形尺寸实物标准器 的半径范围 在检测球 上用单个探针以离散点探测 方式进行测量 见图注 是一个正值注图 探测误差最大允许探测误差由坐标测量机 的规范 规程等所允许的探测误差 的极限值 见图注坐标测量机的最大允许探测误差 表达为式中 是正常数值适用于球形尺寸实物标准器 在坐标测量机测量空间 内的任一位置和任一探测方向径向四轴误差用转台 的轴线作为第四轴的坐标测量机在工件坐标系统
15、内测得的检测球 中心位置的示值误差的径向范围切向四轴误差用转台 的轴线作为第四轴的坐标测量机在工件坐标系统 内测得的检测球 中心位置的示值误差的切向范围轴向四轴误差用转台 的轴线作为第四轴的坐标测量机在工件坐标系统 内测得的检测球 中心位置的示值误差的轴向范围最大允许径向四轴误差由转台 的轴线作为第四轴的坐标测量机的规范 规程等所允许的径向四轴误差 的极限值最大允许切向四轴误差由转台 的轴线作为第四轴的坐标测量机的规范 规程等所允许的切向四轴误差 的极限值最大允许轴向四轴误差由转台 的轴线作为第四轴的坐标测量机的规范 规程等所允许的轴向四轴误差 的极限值扫描探测误差用坐标测量机 测定检测球 的
16、半径变化范围 在检测球 上用单个探针以扫描 方式进行测量注 根据高点密度 或低点密度 及预定路径扫描 或非预定路径扫描 的不同组合可有以下四种扫描探测误差点密度 预定路径 非预定路径高低最大允许扫描探测误差由坐标测量机 的规范 规程等所允许的扫描探测误差 的极限值注值是一个正常数 适用于检测球 处于坐标测量机测量空间区 内任何位置和任意探测方向对四种组合的每一种可规定 的不同值扫描检测时间由扫描探测误差 规定的程序 从扫描顺序 第 步开始到扫描顺序结束所经过的时间最大允许扫描检测时间由坐标测量机 的规范 规程等所允许的扫描检测时间 的极限值固定多探针探测系统形状误差在坐标测量机 上用固定多探针
17、 以离散点探测 方式在检测球 上进行测量 用最小二乘法近似处理各点 测得的球形尺寸实物标准器 半径变化的范围固定多探针探测系统尺寸误差在坐标测量机 上用固定多探针 以离散点探测 方式在检测球 上进行测量 用最小二乘法近似处理各点 测定球形尺寸实物标准器 直径的示值误差固定多探针探测系统位置误差在坐标测量机 上用固定多探针 以离散点探测 方式在检测球 上进行测量 用最小二乘法近似处理各点 测定的球形尺寸实物标准器 中心坐标变化的范围最大允许固定多探针探测系统形状误差由坐标测量机 的规范 规程等所允许的固定多探针探测系统形状误差 的极限值注 可由探针长度 和探针系统 规定最大允许固定多探针探测系统
18、尺寸误差由坐标测量机 的规范 规程等所允许的固定多探针探测系统尺寸误差 的极限值注 可由探针长度 和探针系统 规定最大允许固定多探针探测系统位置误差由坐标测量机 的规范 规程等所允许的固定多探针探测系统位置误差 的极限值注 可由探针长度 和探针系统 规定万向探测系统形状误差在坐标测量机 上用万向探测系统 以离散点探测 方式在检测球 上进行测量用最小二乘法近似处理各点 测定的球形尺寸实物标准器 半径变化的范围万向探测系统尺寸误差在坐标测量机 上用万向探测系统 以离散点探测 方式在检测球 上进行测量用最小二乘法近似处理各点 测定的球形尺寸实物标准器 直径变化的范围万向探测系统位置误差在坐标测量机
19、上用万向探测系统 以离散点探测 方式在检测球 上进行测量用最小二乘法近似处理各点 测定的球形尺寸实物标准器 中心坐标变化的范围最大允许万向探测系统形状误差由坐标测量机 的规范 规程等所允许的万向探测系统形状误差 的极限值注 可由测头加长杆和探针系统 规定最大允许万向探测系统尺寸误差由坐标测量机 的规范 规程等所允许的万向探测系统尺寸误差 的极限值注 可由测头加长杆和探针系统 规定最大允许万向探测系统位置误差由坐标测量机 的规范 规程等所允许的万向探测系统位置误差 的极限值注 可由测头加长杆和探针系统 规定要素的术语高斯辅助要素 最小二乘辅助要素残差平方和为最小的辅助要素软件的术语要素参数化表示
20、要素代数变量的选择注参数化随要素的类型而定对任何特定类型的要素参数的选择都不是唯一的 例如一条三维直线或一个圆柱或圆锥轴线可由轴线上一个点及轴线的方向余弦来确定 也可由轴线上两个点来确定对任何特定类型的要素参数的选择随要素的特征而定 例如按照圆锥是大圆锥角还是小圆锥角来选标准数据集为高斯辅助要素 的检验软件而制成的一组数据标准参数值由用作比较参考的检测样件而制成的一种特定标准数据集 的标准参数化 的参数数据标准参数化检测样件所用的要素参数化注 标准参数化的参数也许是位置 方向方向余弦无量纲 尺寸 及角度 弧度的度量标准残差与标准数据集 关联的残差标准软件用来计算数据集高斯辅助要素 的标准参数值
21、 和标准残差 的软件残差从辅助要素到数据集中一个点的最小垂直距离注 对某些辅助要素 如圆柱 残差有代数符号 即正或负 它取决于相应数据点位于辅助要素的哪一侧 对其他的辅助要素 一条三维的线 残差则无符号转换规则把检测参数化 的参数数值转化为标准参数化 的参数数值的规则注 该规则可由软件来实现转换检测参数值对检测参数值 应用转换规则而得到的参数数值注 如果检测软件使用标准参数化 此时检测参数值 完全等于转换的检测参数值 因此无需转换检测参数值由检测软件计算的检测参数化 的参数数值检测参数化检测软件所用的要素参数化检测残差由检测软件计算的残差数据集的范围由点取样的辅助要素区域 间注 范围可描述如下
22、两维或三维直线的范围是该直线的一段平面的范围是该平面所含的一矩形区域两维或三维圆的范围是该圆的一段圆弧球的范围是用角度参数 间隔而限定的该球的一部分而球是用球坐标 表示的原点是球心圆柱的范围是用角度和长度参数 间隔而限定的该圆柱的一部分而圆柱是用柱坐标 表示的轴是圆柱的轴线圆锥的范围是用角度和长度参数 间隔而限定的该圆锥 不含顶尖 的一部分而圆锥是用柱坐标表示的 轴是圆锥的轴线圆环的范围是用角度 间隔而限定的该圆环的一部分 是柱坐标 的角度参数 轴是圆环的轴线标准付检测的 标准数据集 和相应的标准参数值附录提示的附录各类坐标测量机的描述固定工作台悬臂式坐标测量机这类坐标测量机有沿着相互正交的导
23、轨而运动的三个组成部分 装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动第一和第二部分的总成相对第三部分作水平运动第三部分以悬臂状被支撑在一端 并相对机座作水平运动 机座承载工件 见图图 固定工作台悬臂式坐标测量机移动桥式坐标测量机这类坐标测量机有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分 装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动第一和第二部分的总成相对第三部分作水平运动第三部分被架在机座的对应两侧的支柱支承上 并相对机座作水平运动 机座承载工件 见图图 移动桥式坐标测量机龙门式坐标测量机这类坐标测量机有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分 装有探测系统的第一部分装在第二部分
24、上并相对其作垂直运动第一和第二部分的总成相对第三部分作水平运动第三部分在机座两侧的导轨上作水平运动 机座承载工件 见图图 龙门式坐标测量机型桥式坐标测量机这类坐标测量机有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分 装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动第一和第二部分的总成相对第三部分作水平运动第三部分在机座平面或低于平面上的一条导轨和在机座上另一条导轨的两条导轨上作水平运动机座承载工件 见图图 型桥式坐标测量机固定桥式坐标测量机这类坐标测量机有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分 装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动第一和第二部分的总成沿着牢固装在机座两侧的桥架
25、上端作水平运动 在第三部分上安装工作 见图图 固定桥式坐标测量机移动工作台悬臂式坐标测量机这类坐标测量机有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分 装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动第二部分以悬臂状被支承在一端 并相对机座作水平运动第三部分相对机座作水平运动并在其上安装工件 见图图 移动工作台悬臂式坐标测量机柱式坐标测量机这类坐标测量机有两个可移动组成部分 装有探测系统的第一部分装相对机座作垂直运动第二部分装在机座上并相对其沿水平方向运动 在该部分上安装工件 见图图 柱式坐标测量机水平悬臂移动式坐标测量机这类坐标测量机有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分 装有探测系统的第
26、一部分装在第二部分上并相对其作水平运动第一和第二部分的总成相对第三部分作垂直运动第三部分相对机座作水平运动 并在其上安装工件 见图图 水平悬臂移动式坐标测量机固定工作台水平悬臂坐标测量机这类坐标测量机有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分 装有探测系统的第一部分在水平方向以悬臂状被支承在一端 并相对第二部分作垂直运动第二部分相对第三部分作水平运动第三部分相对机座作水平运动 并在其上安装工件 见图一种补充的测量机结构是在机座上轴线为垂直的转台 工件装在转台上 本图为转台与测量机如何成为一体的图例 它表明所有其他的坐标测量机也都能装备转台 见图图 固定工作台水平悬臂坐标测量机图 完移动工作台水平
27、悬臂坐标测量机这类坐标测量机有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分 装有探测系统的第一部分在水平方向以悬臂状被支承在一端 第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动第一 第二部分的总成和第三部分相对机座作水平运动 工件装在第三部分上 见图图 移动工作台水平悬臂坐标测量机中 文索引按汉语拼音排序标准球标准参数组标准参数值标准参数化标准残差标准软件标准副测量空间区程序点测头尺寸实物标准器残差多测头系统多探针低点密度复检检测范围非接触式探测系统返回距离非预定路径扫描工件坐标系统高斯径向距离光学探测系统高点密度固定多探针探测系统形状误差固定多探针探测系统尺寸误差固定多探针探测系统位置误差高斯辅助要素机
28、器坐标系统接触式探测系统检测球径向四轴误差检测参数值检测参数化检测残差离散点探测离散点探测速度目标接触点目标扫描线目标扫描平面切向四轴误差扫描实际接触点扫描速度扫描顺序实物标准器扫描探测误差扫描检测时间数值组的范围探测系统探测探测轴探测系统的标定探针探针针头探针系统部件探针系统探针长度探针针尖偏移探测误差万向探测系统万向探测系统形状误差万向探测系统尺寸误差万向探测系统位置误差修正测量点修正扫描点修正扫描线验收检测预定路径扫描要素参数化坐标测量机坐标测量中间点指示测量点针头修正矢量中间检查滞后转台转台设置坐标测量机尺寸测量的示值误差坐标测量机尺寸测量的最大允许示值误差最大允许探测误差轴向四轴误差
29、最大允许径向四轴误差最大允许切向四轴误差最大允许轴向四轴误差最大允许扫描探测误差最大允许扫描检测时间最大允许固定多探针探测系统形状误差最大允许固定多探针探测系统尺寸误差最大允许固定多探针探测系统位置误差最大允许万向探测系统形状误差最大允许万向探测系统尺寸误差最大允许万向探测系统位置误差转换规则转换检测参数值英文索引GB/T 16857.1-2002 H high point density (of a CMM) . . 7.8 hysteresis 2. 22 I indicated measured point . . 2.12 interim check (of a CMM) . . .
30、2. 19 intermediate point . . 2.11 L least-squares associated feature . 10. 1 low point density (of a CMM) 7. 9 M machine coordinate system 2.5 material standard 8.1 material standard of size . . . 8.2 maximum permissible articulated probing system form error . . 9.24 maximum permissible articulated
31、probing system location error . 9.26 maximum permissible articulated probing system size error . . . 9.25 maximum permissible a对alfour axis error . . . 9. 1。maximum permissible error of indication of a CMM for size measurement . 9. 2 maximum permissible fixed multiple-stylus probing system form erro
32、r . . 9.18 maximum permissible fixed multiple-stylus probing system location error . 9.20 maximum permissible fixed multiple-stylus probing system size error . 9. 19 maximum permissible probing error . . . 9. 4 maximum permissible radial four axis error . . . 9. 8 maximum permissible scanning probin
33、g error . . . 9.12 maximum permissible tangential four axis error . . 9. 9 maximum permissible time for scanning test . . . 9.14 me田旧ingvolume 2.3 multi-point system . . 3. 5 multiple styli 3.8 multiple stylus 3.8 N non-contacting probing system . . . 3. 3 not pre-defined path scanning . . . 7.6 。op
34、tical probing system . . 3.4 23 GB/T 16857.1-2002 P parametrization of a feature . . . 11. 1 pro-def:担edpath scanning 7.5 probe . . . . . 3. 1 probing (10 probe) 2. 7 probing error 9. 3 p伊ro饨bin鸣gsy严sl阳em. . . . 2.6 p伊r。仙bingsy严窗剖t恒emq咀l山旺1皿ca副tion. . 3.7 p庐r。鸣grampoir扭inl咀1. 2. 1川0 R radial four-ax
35、is error 9.5 ram . . 2. 23 range 2.21 reference data set . . . . 11. 2 reference pair . . . 11. 14 reference parameter values . . . 1l.3 reference par田netrization11.4 reference residual . . . . 11. 5 reference software . . . . ll. 6 reference sphere 8.3 residual . . . . . 11. 7 reverifi，臼tiontest (of a CMM) . . 2. 18 rotary table 5. 1 rotary table setup 5. 2 s scan_ sequence . 7. 7 scanning . . . . 2. 9 scanning probing error . . . 9. II scanning speed
