1、ICS 17.040.20, 19.100, 35.240.80 VDI/VDE-RICHTLINIEN Juni 2015 June 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Computertomografie in der dimensionellen Messtechnik Bestimmung der Messunsicherheit und der Prfprozesseignung von Koordinatenmessgerten mit
2、CT-Sensoren Computed tomography in dimensional measurement Determination of the uncertainty of measurement and the test process suitability of coordinate measurement systems with CT sensors VDI/VDE 2630 Blatt 2.1 / Part 2.1 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Rich
3、tlinie 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 Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Fertigungsmesstechnik VDI/VDE-Handbuch Fertigungsmesstechnik VDI-H
4、andbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 3: Betriebsmittel Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internaluse notpermittedFrhereAusgabe:04.13Entwurf, deutschFormeredition:04/13Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,
5、10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2015Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 3 3 Messunsicherheit und Zusammenhang mit der Prfprozesseignung . 3 4 Ermittlung der Messunsicherhei
6、t 4 4.1 Einflsse auf die Messunsicherheit des Prfprozesses . 6 4.2 Ermittlung der Messunsicherheit unter Verwendung kalibrierter Werkstcke 7 5 Nachweis der Prfprozesseignung . 16 6 Zwischenprfung 16 Anhang A Beispiel zur Ermittlung der Mess-unsicherheit und der Prfprozess-eignung mit kalibrierten We
7、rkstcken . 19 Anhang B Spezialflle Nicht zugngliche Merkmale und Freiformflchen 39 Schrifttum 46 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 3 3 Uncertainty of measurement and correlation with test process suitability . 3 4 Determination of uncertainty of measurement 4 4
8、.1 Factors influencing the uncertainty of measurement of the test process 6 4.2 Determination of uncertainty of measurement using calibrated workpieces . 7 5 Verification of test process suitability 16 6 Interim check 16 Annex A Example of the determination of uncertainty of measurement and test pro
9、cess suitability using calibrated workpieces . 19 Annex B Special cases Inaccessible features and free-form surfaces 39 Bibliography 46 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 2 VDI/VDE 2630 Blatt 2.1 / Part 2.1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., D
10、sseldorf 2015 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-dig, sind vor
11、behalten. 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. Preliminary n
12、ote 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, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, eithe
13、r 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) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung In den Ric
14、htlinienreihen VDI/VDE 2630 und VDI/VDE 2617 sind Kenngren zur Beschrei-bung der Genauigkeit von Koordinatenmessgerten (KMG) mit Sensoren nach dem Prinzip der Rnt-gen-Computertomografie (CT-Sensor) festgelegt und Verfahren zu ihrer Prfung beschrieben. Die Richtlinienreihe VDI/VDE 2630 besteht aus fo
15、lgenden Blttern: Grundlagen Blatt 1.1 Grundlagen und Definitionen Blatt 1.2 Einflussgren auf das Messergebnis und Empfehlungen fr dimensionelle Computertomografie-Messungen Blatt 1.3 Leitfaden zur Anwendung von DIN EN ISO 10360 fr Koordinatenmessgerte mit CT-Sensoren Blatt 1.4 Gegenberstellung versc
16、hiedener di-mensioneller Messverfahren Unsicherheit/Prozesseignung/Kalibrierung Blatt 2.1 Bestimmung der Messunsicherheit und der Prfprozesseignung von Koordina-tenmessgerten mit CT-Sensoren Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/26
17、30. Introduction The series of standards VDI/VDE 2630 and VDI/ VDE 2617 specify characteristics for describing the accuracy of coordinate measuring machines (CMMs) with sensors relying on the principle of X-ray computed tomography (CT sensors) and de-scribe procedures for checking these characterist
18、ics. The series of standards VDI/VDE 2630 consists of the following parts: Basic principles Part 1.1 Basics and definitions Part 1.2 Influencing variables on measurement results and recommendations for comput-ed-tomography dimensional measure-ments Part 1.3 Guideline for the application of DIN EN IS
19、O 10360 for coordinate measuring ma-chines with CT-sensors Part 1.4 Measurement procedure and comparabil-ity Uncertainty/process suitability/calibration Part 2.1 Determination of the uncertainty of meas-urement and the test process suitability of coordinate measurement systems with CT sensors A cata
20、logue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/2630. 1 Anwendungsbereich In der Richtlinie VDI/VDE 2617 Blatt 8 wird eine Vorgehensweise zur Bestimmung der aufgaben-spezifischen Messunsicherheit beschrieben. Auf die Besonderheiten bei Koordinat
21、enmessgerten mit CT-Sensor wird dabei nicht eingegangen. Da- 1 Scope The standard VDI/VDE 2617 Part 8 describes a procedure for determining the task-specific uncer-tainty of measurement. However, the specifics of coordinate measuring machines with CT sensors are not addressed. Therefore, this standa
22、rd has B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI/VDE 2630 Blatt 2.1 / Part 2.1 3 her wurde diese Richtlinie erarbeitet. Sie gilt fr Koordinatenmessgerte mit CT-Sensoren. Durch Bestimmung der Messunsich
23、erheit und der Kenntnis der zu erfllenden Toleranz kann eine Bewertung eines Prfprozesses mit Koordinaten-messgerten mit CT-Sensoren anhand der daraus abgeleiteten Kenngre Prfprozesseignung“ erfolgen. Die Kenngre Prfprozesseignung“ dient zur Beurteilung des Mess- und Fertigungs-prozesses. Sie dient
24、nicht als Grundlage zur Rege-lung von Annahme- und Ablehnungsentscheidun-gen fr Produkte. Die Annahme- und Bestti-gungsprfung fr KMG mit CT-Sensoren wird in VDI/VDE 2630 Blatt 1.3 beschrieben. Die Ent-scheidungsregeln zur Annahmeprfung enthlt z. B. DIN EN ISO 14253-1. Die in Anhang A aufgefhrten Bei
25、spiele sind im MS-Excel-Format auf dem beigefgten Datentr-ger enthalten. Zustzlich enthlt der Datentrger die Tabellen als Leerformulare. been drafted. It applies to coordinate measuring machines with CT sensors. On the basis of the determined uncertainty of measurement and knowing the tolerance to b
26、e ful-filled, it is possible to assess a test process using coordinate measuring machines with CT sensors in terms of the derived characteristic “test process suitability”. The characteristic “test process suita-bility” is used to evaluate the measurement and production process. It does not serve as
27、 a basis for rules regarding product acceptance and rejection decisions. The acceptance and reverification tests for CMMs with CT sensors are described in VDI/VDE 2630 Part 1.3. Decision rules for ac-ceptance testing are provided, e.g., in DIN EN ISO 14253-1. The examples listed in Annex A are enclo
28、sed in MS Excelformat on the attached data carrier. In addition, the tables as empty forms are included. 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI/VDE 2630 Blatt 1.1:2009-07 Computertomo-grafie in der dimensionellen Messtechnik; Gru
29、ndlagen und Definitionen 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this standard: VDI/VDE 2630 Part 1.1:2009-07 Computed to-mography in dimensional measurement; Fun-damentals and definitions 3 Messunsicherheit und Zusammenhang mit der Prfprozes
30、seignung Die Messunsicherheit ist im Internationalen Wr-terbuch der Metrologie“ (VIM, 10) definiert, Verfahren zu ihrer Bestimmung werden in ISO/ IEC GUIDE 98-3 (GUM) beschrieben. Sie ist stets aufgabenbezogen, das heit, sie bezieht sich auf das jeweilig zu messende Merkmal des Werk-stcks. Anmerkung
31、: Im Rahmen dieser Richtlinie werden die Begrif-fe Werkstck“ und Bauteil“ weitgehend synonym verwen-det. Der Begriff Bauteil“ wird bevorzugt verwendet, wenn der Bezug zu Komponenten einer Baugruppe gegeben ist. Die Messunsicherheit wird blicherweise als er-weiterte Messunsicherheit U fr eine berde-c
32、kungswahrscheinlichkeit von 95 % angegeben. Definitionsgem enthlt die Messunsicherheit alle Einflussgren, die auf den Messprozess an realen Werkstcken einwirken (siehe Abschnitt 3.1). Die Prfprozesseignung wird durch das Verhltnis der erweiterten Messunsicherheit UMP(k = 2) zur Merkmalstoleranz T be
33、schrieben. Zum Nachweis der Prfprozesseignung mssen die aufgabenspezi-fischen Unsicherheiten des Messprozesses UMPbekannt sein und in einem ausreichend kleinen Verhltnis zu den jeweiligen Toleranzen des 3 Uncertainty of measurement and correlation with test process suitability Uncertainty of measure
34、ment is defined in the “In-ternational Vocabulary of Metrology” (VIM, 10); procedures for determining it are described in ISO/IEC GUIDE 98-3 (GUM). Uncertainty of measurement is always task-related, i.e. it relates to the respective workpiece feature to be measured. Note: In the context of this stan
35、dard, the terms “workpiece” and “component” are used largely as synonyms. The term “component” is used preferably when referring to the compo-nent parts of an assembly. Uncertainty of measurement is usually given in terms of the expanded uncertainty of measurement U for a coverage probability of 95
36、%. By defini-tion, uncertainty of measurement comprises all factors influencing the measurement process car-ried out on real workpieces (see Section 3.1). Test process suitability is described in terms of the ratio of the expanded uncertainty of measurement UMP(k = 2) to the feature tolerance T. For
37、 verification of the test process suitability, the task-specific uncertainties of the measurement process, UMP, shall be known and shall be sufficiently small in relation to the respective tolerances of the work-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 4 VDI/VDE 2630 Blat
38、t 2.1 / Part 2.1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Werkstcks stehen. Die Prfprozesseignung wird mit der Kenngre gppbezeichnet und berechnet sich aus pp2UgT= bei zweiseitiger Toleranz T (1) ppUgT= bei einseitiger Toleranz T (2) Die Kenngre gppund der zugeordnete
39、 Grenzwert Gpp(siehe Abschnitt 5 sowie Gleichung (14) und Gleichung (15) ermglichen eine Entscheidung zur Eignung des Prfprozesses. piece. Test process suitability is denoted by the symbol gppand is calculated as pp2UgT= for a two-sided tolerance T (1) TUg =ppfor a one-sided tolerance T (2) The char
40、acteristic gppand the associated limiting value Gpp(see Section 5 as well as Equation (14) and Equation (15) can be used as criteria for de-ciding on the suitability of the test process. 4 Ermittlung der Messunsicherheit Vor einer Bestimmung der Messunsicherheit muss die Messaufgabe bzw. das zu mess
41、ende Merkmal betrachtet werden. Die Messaufgabe sollte eindeutig sein und auch funktionale Aspekte des Bauteils umfassen (z. B. gegebenenfalls Passungseigenschaften, tribologi-sche Oberflcheneigenschaften, Oberflchentopo-logie z. B. bei Kondensatorflchen). Vor Beginn einer Messunsicherheitsuntersuch
42、ung sollte sichergestellt sein, dass das Messgert die vom Hersteller festgelegten Spezifikationen erfllt. Die merkmalsbezogene Toleranz T kann aus der Produktspezifikation (z. B. aus einer Zeichnung) entnommen werden. Die Messunsicherheit U kann mit verschiedenen Methoden ermittelt werden. In Anlehn
43、ung an VDI/VDE 2617 Blatt 8 sind fr KMG mit CT-Sensoren folgende Methoden denk-bar: Unsicherheitsbilanz gem ISO/IEC GUIDE 98-3 Simulation (GUM Supplement 1 (JCGM 101), VDI/VDE 2617 Blatt 7) Unsicherheitsermittlung mit kalibrierten Werk-stcken (DIN EN ISO 15530-3) Nach heutigem Stand der Technik wird
44、 die expe-rimentelle Messunsicherheitsbestimmung unter Verwendung von kalibrierten Werkstcken als geeignete Methode fr KMG mit CT-Sensoren angesehen. Deshalb wird diese Methode im Fol-genden beschrieben. In Anhang A wird die Metho-de anhand eines praktischen Beispiels erlutert. Auch der Einsatz von
45、Simulationen ist denkbar. Aktuell sind ausreichend vollstndige und validier-te Simulationen des Messprozesses bei KMG mit CT-Sensoren jedoch noch nicht vorhanden. Ein grundstzliches Problem beim Vergleich von Messergebnissen liegt in unterschiedlicher Wech-selwirkung des Messverfahrens mit der Oberf
46、l-4 Determination of uncertainty of measurement Before determining the uncertainty of measure-ment, the measurement task and the feature to be measured require consideration. The measurement task should be clear and also include functional aspects of the component (e.g. any fitting properties, tribo
47、logical surface proper-ties, surface topology, e.g. of capacitor surfaces). Before beginning an analysis of the uncertainty of measurement, make sure that the measuring device complies with the manufacturers specifications. The feature-related tolerance T can be taken from the product specification
48、(e.g. from a drawing). The uncertainty of measurement U can be determined using various methods. Based on VDI/VDE 2617 Part 8, the following methods are options for CMMs with CT sensors: uncertainty budget as per ISO/IEC GUIDE 98-3 simulation (GUM Supplement 1 (JCGM 101), VDI/VDE 2617 Part 7) determ
49、ination of uncertainty using calibrated workpieces (DIN EN ISO 15530-3) According to the state of the art, experimental de-termination of the uncertainty of measurement using calibrated workpieces is regarded as the suit-able method for CMMs with CT sensors. This method is therefore described below. In Annex A, the method is explained using a practical example. Simulations are another option. However, suffi-ciently complete and vali
