11范圍本規(guī)范適用于關節(jié)臂式坐標測量機的校準。本規(guī)范引用了下列文件JJF1071—2010國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則ASMEB89.4.22關節(jié)臂式坐標測量機性能評估方法(MethodsforPerformanceEvaluationofArticulatedArmCoordinateMeasuringMachines)凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3.1球桿standardbar,ballbar由一個剛性桿連接的兩個或多個直徑相同的標準球組成的量規(guī)。關節(jié)臂式坐標測量機也稱便攜式三維測量臂、曲臂式坐標測量機(以下簡稱測量臂)。測量臂是一種基于旋轉關節(jié)和轉動臂的坐標測量系統(tǒng)，通過每個關節(jié)處的角度編碼器測量得到的轉角信息，經過坐標變換得到測頭在儀器坐標系中的坐標。測量臂一般由3個關節(jié)組成，即肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)，肩關節(jié)應包括A和B轉軸，肘關節(jié)包括D轉軸，而腕關節(jié)包括E和F轉軸。測頭安裝在最后一個轉軸上，通過手動操作來實現測量。常見的測量臂有5軸、6軸、7軸幾種構造，如圖1～圖42圖32-1-3構造按A-B-D-E-F-G旋轉軸單軸坐標測量一致性是用于評估測量臂通過最大可能的運動范圍給出某個固定點的測量臂在有效測量范圍內關節(jié)不同姿態(tài)的空間長度最大示值誤6.1.1溫度條件：溫度條件應根據受校測量臂的測量不確定度或用戶約定要求確定。推薦的最低要求為：溫度變化不應超過1.0℃/h,被校儀器在同一溫度場內的時間不小于4h,開機預熱時間應不少于0.5h。標準器在室內恒溫時間不少于4h。主要校準設備及要求見表1。序號用于校準項目1錐角在60°~120°的范圍內，錐孔深度不小于測頭球直徑的三分之一；2直徑：MPE:±1.0μm;|MPE|(測量臂空間長度最大允許誤差)空間長度示值誤差注：空間長度示值誤差校準可采用滿足不確定度和測量范圍要求(測量直37校準項目和方法校準前，需對測頭進行標定，通常采用單點法(見附錄A)和標準球法，也可采用廠商提供其他它標定方法。在確定沒有影響計量特性因素后再進行其他項目校準。7.1單軸坐標測量一致性通常采用錐孔校準法和標準球校準法。為使測量臂所有的編碼器可以達到最大轉向，將校準用工具固定放置在測量臂測量范圍的至少3個位置進行校準，推薦的3個位置為：D≤20%R、D=(40%～60%)R,D≥80%R(3個位置在360°范圍內大約均勻分布，D為校準用工具距測量臂的距離，R為測量臂的測量半徑，下同),如圖5所示。位置1:0%～20%臂長范圍內位置2:40%～60%臂長范圍內位置3:80%～100%臂長范圍內圖5校準用工具固定放置3個推薦位置7.1.1錐孔校準法在每一位置處，將測量臂從左方擺動到右方約180°,同時旋轉腕關節(jié)約90°(如圖6所示),在擺臂的同時，始終保持測頭不脫離校準錐或孔的中心，采集至少10點的坐標值，重復測量至少3組數據。每組單軸坐標的最大值和最小值之差的二分之一為δ,δ,δ,[見式(1)～式(3)],取其三組δ,δ,δ。的最大值為測量結果：x;,y;,z;——測量點坐標，mm。測量數據記錄格式例舉見表B.14圖6測量臂擺動方式在每一位置處，測量標準球至少5個點(4個點分布在赤道線上，1個點位于球的一極)(測量時，測量臂的擺動方式同7.1.1),擬合求球心坐標。重復測量至少6次得到6個球心坐標，單軸坐標的最大值和最小值之差的二分之一為δ,δ,δ。[見式(1)～式(3)],取δ,δ,,δ的最大值為測量結果。選用兩個標準球桿，短球桿長度L?=(50%～70%)R,長球桿長度L?=(120%~測量臂的球形工作范圍分為4個相等的象限，球半徑等于測量臂測量半徑，球心為標準球桿的擺放姿態(tài)為水平、垂直及45°傾斜；擺放位置以赤道平面為界分高位和低位；擺放距離是指從標準球桿中心到儀器中心的距離，以50%R為界分遠近。擺放方向是指球桿或其延長線與球的關系，當球桿或其延長線不通過球心時表示為切向，通推薦的10個擺放位置見圖7和表2。每次長度測量時，采集每個球至少5個點(4個點分布在赤道線上，1個點位于球的一極),計算球桿中心長度。圖7標準器擺放位置(俯視圖)5表2標準器擺放推薦位置位置序號象限擺放方向1短高位近徑向、切向2短近徑向、切向3長近切向4長高位近切向5長高低近切向6長高低近切向7短高低遠切向8短高低遠切向9短3高低遠切向長4高低近切向每一位置獨立重復測量3次，空間長度示值誤差的計算見式(4):式中：La——標準球桿中心長度值，mm;經校準的測量臂出具校準證書。校準證書應符合JJF1071—2010中5.12的要求，并給出各校準項目名稱和測量結果以及空間長度示值誤差的擴展不確定度。9復校時間間隔由于復校時間間隔的長短是由測量臂的使用情況、使用者、測量臂本身質量等諸因素所決定的，因此送校單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔。建議復校間隔一般不超過1年。6單點標定測頭推薦具體方法用一個最大端直徑為10mm～15mm的錐孔，固定在測量臂測量半徑20%～80%范圍內的任意位置(一般推薦50%～60%),分前后左右四個方向，每個方向5個點，每組內每個點與點之間的夾角為20°左右，如圖A.1所示。結果應滿足廠商提出的指標要求，然后進行測頭標定值的應用。校準記錄格式例舉測量次數測量點序號位置1位置3x軸x;y軸y;z軸z;x軸x;y軸y;z軸z;x軸x;y軸y;z軸z;1123456789212測量次數測量點位置1位置2位置3y軸y;z軸z:y軸y;z軸z;234一1146.1215678931234567測量次數測量點序號位置1位置3y軸y;z軸z;x軸x;y軸y;z軸z;x軸x;y軸y;z軸z;389表B.2單軸坐標測量一致性結果記錄表(標準球法)測量點序號位置1位置2位置3軸x;y軸y;z軸z;軸x;y軸y;z軸z;y軸y;z軸z;123456表B.3空間長度示值誤差校準記錄序號象限方向|△L;|最大值1水平高位近徑向2水平近徑向3水平近切向4水平高位近切向5高低近切向6高低近切向7高低遠切向8高低遠切向93高低遠切向4高低近切向|△L;|最大值附錄C測量臂空間長度示值誤差不確定度評定C.1測量方法選用兩個標準球桿，短球桿長度L?=(50%～70%)R,長球桿長度L?=(120%~150%)R,分別放置在相對于測量臂不同位置處進行測量。例：測量臂空間測量直徑2.7m,空間長度最大允許示值誤差±0.041mm。C.2測量模型由測量原理和方法，得到測量模型：式中：Lal——標準球桿的參考值，mm;L:——每個位置的長度測量值，mm。C.3方差和靈敏系數因為各輸入量彼此獨立。依不確定度傳播率：式中：u(L;)——測量重復性引入的標準不確定度分量u(Laa)——標準器具引入的標準不確定度分量。靈敏系數：C.4標準不確定度分量標準不確定度一覽表見表C.1。確定度u(x;)標準不確定標準球桿測量不確定度201C.4.1標準器具引入標準不確定度分量C.4.1.1標準球桿測量不確定度引入的標準不確定度分量目前，標準球桿測量不確定度可達6.0μm,包含因子k=2,則C.4.1.2標準球桿溫度變化引入的標準不確定度分量實驗中，標準球桿的線膨脹系數為(0±1)×10-6℃-1,長度為1600.652mm,溫度測量不確定度優(yōu)于0.1℃,按均勻分布處理，則C.4.1.3標準球桿的線膨脹系數測量誤差引入的標準不確定度分量標準球桿的線膨脹系數一般為(O±1)×10-6℃-1,在半寬區(qū)間內變化量為△a=1×10-6℃-1,推薦實驗室環(huán)境溫度(20±3)℃,平均偏離為3℃,按均勻分布處理，則則u(Lea)=√u?2(Lea)+u22(Laa)+ugC.4.2測量重復性引入的標準不確定度分量用標準球桿(L=1600.652mm)在空間不同位置、不同姿態(tài)進行重復性測量，其重復性引入不確定度為：C.5合成不確定度μmuc(L)=√u2(Lal)+u2(L?)=√4.082+4.552μμmC.6擴展不確定度通過測量臂空間長度示值誤差在測量范圍內的最大允許誤差為±0.041mm。此時的測量能力指數：測量結果不滿足要求時的處理D.1單軸坐標一致性測量結果不滿足要求時的處理單軸坐標一致性測量結果如不滿足廠商承諾范圍內提供的技術要求，可根據各廠商的操作要求進行自校準，自校準后重復進行測量，如滿足廠商承諾范圍內提供的技術要求，可繼