《测量不确定度评定及三坐标测量机测量结果中的应用_20130609》由会员分享，可在线阅读，更多相关《测量不确定度评定及三坐标测量机测量结果中的应用_20130609（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、测量不确定度评定及三坐标测量机测量结果中的应用黄振 21100405 PT，范汝兰 20700011 PT，闫晓玲 21100397 VMD（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州，545007）摘 要 ： 没 有 不 确 定 度 的 测 量 结 果 是 不 完 整 的 、 不 具 有 实 用 价 值 的 ，通 过 探 讨 坐 标 测 量 机 环 规 直 径 测 量 的 不 确 定 度 评 定 ， 使 三 坐 标 测 量 机在 实 际 应 用 中 得 到 测 量 值 和 不 确 定 度 评 定 的 完 整 测 量 结 果 报 告 。关 键 词 ： 直 径 测 量 ； 三 坐 标 测 量 机 ；
2、 测 量 值 ； 不 确 定 度 评 定The Evaluation of Uncertainty of Measurement And Applied To The Results Of Three - coordinate Measurement MachineHuang Zhen 21100405 PT,Fan Rulan 20700011 PT,Yan Xiaoling 21100397 VMD （SAIC-GM-Wuling Auto Co., Ltd.，Guangxi Liuzhou，545007）Abstract: Uncertainty of measurement is th
3、e quantitative expression about the measurement quality, no uncertainty of measurement result is incomplete, has no meaning, but not practical. The size of the measurement uncertainty shows the availability of the measurement result to a certain extent. This paper discusses measurement uncertainty e
4、valuation to coordinate measuring machine ring gage diameter ,for the measurement report about evaluation of uncertainty, shows the value of three coordinate measuring machine measurement in practical application and complete .Key words: Diameter measurement;CMM; Measured value; Evaluation of uncert
5、ainty.0 引言随 着 汽 车 行 业 的 快 速 发 展 ， 顾 客 对 产 品 质 量 的 要 求 也 在 不 断 提 高 。 在行 业 快 速 发 展 的 浪 潮 中 ， 生 产 过 程 中 加 工 质 量 的 检 测 与 控 制 能 力 显 得 尤为 重 要 ， 直 接 决 定 了 产 品 的 质 量 和 性 能 。 对 于 科 学 技 术 来 说 ,测 量 与控 制 是 使 其 发 展 的 主 要 促 进 因 素 。 科 学 家 门 德 列 耶 夫 说 过 ， “没 有 测量 就 没 有 科 学 , 至 少 是 没 有 真 正 意 义 上 的 “科 学 ”， 然 而 没 有 测
6、量 不确 定 度 的 测 量 结 果 是 没 有 意 义 的 。 早 在 七 十 年 代 初 ， 国 际 上 已 有 越 来越 多 的 计 量 学 者 认 识 到 使 用 “不 确 定 度 ”代 替 “误 差 ”更 为 科 学 ， 从AOX1X2OADX此 ， 不 确 定 度 这 个 术 语 逐 渐 在 测 量 领 域 内 被 广 泛 应 用 1。测 量 不 确 定 度 是 评 价 测 量 结 果 质 量 的 重 要 指 标 。 由 ISO 等 7 个国 际 组 织 制 订 并 颁 布 实 施 的 测 量 不 确 定 度 表 示 指 南 2（ 简 称 为GUM） 定 义 ： 测 量 不 确 定
7、 度 表 征 合 理 地 赋 予 被 测 量 值 的 分 散 性 ， 是测 量 结 果 含 有 的 一 个 参 数 。 没 有 不 确 定 度 的 测 量 结 果 是 不 完 整 的 、没 有 意 义 的 、 不 具 有 实 用 价 值 的 。 现 有 的 三 坐 标 测 量 机 在 应 用 时 ，通 常 得 到 的 只 是 被 测 参 数 的 估 计 值 , 而 没 有 给 出 相 应 的 测 量 不 确 定 度 。三 坐 标 测 量 机 在 应 用 中 引 起 被 测 参 数 不 确 定 度 的 来 源 非 常 复 杂 ， 它 不 仅与 测 量 机 本 身 的 精 度 有 关 ， 还 与
8、测 量 原 理 、 测 量 对 象 、 环 境 条 件 等一 系 列 因 素 有 关 。本 文 根 据 国 际 标 准 JCGM101-2008 测 量 不 确 定 度 表 示 指 南 附 录 3， 使 用 ZEISS 三 坐 标 测 量 机 ， 型 号 和 测 量 软 件 分 别 是 UPMC 和Calypso_46， 其 测 量 范 围 为 (850*1150*600)mm， 建 立 相 应 的 数 学 模 型 ，重 点 探 讨 坐 标 测 量 机 进 行 环 规 直 径 测 量 的 不 确 定 度 评 定 。 使 三 坐 标测 量 机 在 实 际 应 用 中 得 到 测 量 值 和 不
9、确 定 度 估 计 的 完 整 测 量 结 果 报 告 ，提 高 三 坐 标 测 量 机 测 量 结 果 的 准 确 度 和 可 信 度 4。1 试验部分1.1 试 验 任 务测 量 40 mm 3 等 标 准 环 规 刻 度 线 处 的 直 径D。1.2 试 验 原 理 、 方 法 和 条 件1.2.1 试 验 原 理接 触 式 ， 直 接 法 ， 绝 对 测 量 。1.2.2 试 验 方 法在 三 坐 标 测 量 机 UPMC 上 测 量 ， 测 量 前 将 标 准 环 规 固 定 于 三 坐 标 测量 工 作 平 台 上 ， 将 仪 器 调 整 满 足 测 量 需 要 的 状 态 。 测
10、 量 时 ， 首 先 在 环规 刻 度 线 处 取 对 称 两 点 x1、 x2， 构 成 环 规 的 一 条 弦 x1x2， 并 确 定 弦 的中 心 O（ 以 O 点 为 坐 标 原 点 ） ， 在 环 规 刻 度 线 处 取 一 点 A0， 连 接OA0 交 环 规 另 一 边 A（ 以 AA0 为 坐 标 X 轴 ） ， 则 A、 A0 在 坐 标 X 轴 上读 数 差 即 是 环 规 刻 度 线 处 的 直 径 值 D。1.2.3 试 验 条 件试验环境温度为（201）C ，温度变化每小时不应超过 0.5/h ，环境相对湿度为65%；三 坐 标 测 量 机 常 年 固 定 安 装 在
11、 实 验 室 内 ， 受测标准环规置于实验 室 内 的 平 衡 时 间 24 小 时 以 上 。2 数 学 模 型由 试 验 原 理 和 方 法 ， 得 到 数 学 模 型 ：D= A-A 0 =L式 中 ： D 标准环规刻度线处的直 径 ；A 第二个位置（终点）读数；A0 第一个位置（起点）读数；L 三坐标测针的移动距离。3 方差和灵敏系数 LucDc22)(式 中 ， 灵 敏 系 数 。1/D4 测 量 不确定度来源及说明见表 A.1：表 A.1 测量不 确 定 度 来 源 及说明序 号 不 确 定 度 来 源 说 明1 三 坐 标 测 量 机示 值 误 差 三 坐 标 测 量 机 存 在
12、 示 值 误 差2 测 量 重 复 性 -4 测 量 环 境 温 度实 验 室 温 度 对 20C 会 有 偏 离 ， 但 测 量 设 备 及 环 规 置 于 实 验 室 恒温 恒 湿 的 环 境 中 足 够 时 间 ， 且 测 量 过 程 中 启 用 测 量 设 备 温 度 补 偿 功能 ， 避 免 温 度 变 化 引 起 设 备 与 环 规 的 热 膨 胀 ， 因 此 此 项 因 素 引 起 的测 量 不 确 定 度 分 量 可 忽 略 不 计 。5 测 量 原 理 测 量 时 选 取 环 规 上 的 两 点 x1、 x2 可 引 起 一 定 的 误 差 。6 测 量 对 象 （ 环 规
13、） 标 准 环 规 的 形 态 存 在 一 定 的 偏 差 ， 因 此 引 入 了 不 确 定 度 。5 标准不确定度评定5.1 由 三 坐 标 测 量 机 的 示 值 误 差 引 入 的 标 准 不 确 定 度 分 量 u1：根 据 设 备 出 厂 证 书 三 坐 标 测 量 机 最 大 允 许 误 差 MPE 为 （ 0.6 +L/1000mm） m， 符 合 均 匀 分 布 ， k= ，3受 测 标 准 环 规 的 直 径 按 40 mm 计 算 ，则 ： u1=（ 0.6 +40/1000） / =0.3695m5.2 由 测 量 重 复 性 引 入 的 标 准 不 确 定 度 分 量
14、 u2：在 各 种 条 件 均 不 改 变 的 情 况 下 ， 在 短 时 间 内 重 复 性 测 量 20 次（ 即 n=20） 。表 A.2 实 验 数 据 为 （ 单 位 ： mm） ：测量次数 测量值 测量次数 测量值1 39.9998 11 39.9998 2 40.0000 12 39.9998 3 39.9999 13 39.9999 4 39.9999 14 39.9999 5 39.9998 15 39.9998 6 39.9999 16 40.0000 7 39.9999 17 39.9999 8 39.9997 18 39.9999 9 39.9998 19 39.999
15、7 10 39.9998 20 39.9998 平均值 x 39.9999由 贝 塞 尔 公 式 ： 1)()(2nxxSniii式中， 第 i 次测量的结果，单位 mm ； xi为所考虑的 n 次测量结果的算术平均值，单位 mm x；n 表示测量次数；求得 sn(x)=0.0728 m， 则 重 复 性 引 入 的 不 确 定 度 分 量 为 ：u2=0.0728 m5.3 由 测 量 环 境 温 度 变 化 引 入 的 标 准 不 确 定 度 分 量 u3：由 于 测 量 设 备 及 环 规 置 于 实 验 室 恒 温 恒 湿 的 环 境 中 足 够 时 间 ， 且 测量 过 程 中 启
16、用 测 量 设 备 温 度 补 偿 功 能 ， 避 免 温 度 变 化 引 起 设 备 与 环 规的 热 膨 胀 ， 因 此 此 项 因 素 引 起 的 测 量 不 确 定 度 分 量 可 忽 略 不 计 ， 则u3=05.4 由 测 量 原 理 引 入 的 标 准 不 确 定 度 分 量 u4：测 量 时 ， 在 环 规 上 取 两 点 x1、 x2， 构 成 环 规 的 一 条 弦 x1x2， 弦x1x2 的 位 置 及 长 度 可 引 入 标 准 不 确 定 度 分 量 ，由 三 坐 标 测 量 机 最 大 允 许 误 差 MPE 为 （ 0.6 +L/1000 mm） m，符 合 均 匀 分 布 ， k= ， 受 测 标 准 环 规 的 弦 x1x2 按 30 mm 计 算 ， 则 ：3u4=（ 0.6 +30/1000） / =0.3637 m5.5 由 测 量 对 象 （ 标 准 环 规 ） 引 入 的 标 准 不 确 定
