VDI VDE 2617 Blatt 4-2006 Accuracy of coordinate measuring machines - Characteristics and their checking - Manual for the use of DIN EN ISO 10360-3 for coordinate measuring machine.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONS-TECHNIKGenauigkeit von Koordinatenmessgerten Kenngren und deren Prfung Leitfaden zur Anwendung von DIN EN ISO 10360-3 fr Koordinaten-messgerte mit zustzlichen DrehachsenAccuracy of coordinate measuring machines Characterist

2、ics and their checking Manual for the use of DIN EN ISO 10360-3 for coordinate measuring machines with additional axes of rotationVDI/VDE 2617Blatt 4 / Part 4Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) VDI/VDE Society for Measurement and Aut

3、omatic ControlAusschuss Koordinatenmesstechnik Committee Coordinate Measuring Technique VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik Band 2: Fertigungstechnisches Messen VDI/VDE-Handbuch Mikro- und Feinwerktechnik VDI-Handbuch Betriebstechnik Teil 3 VDI/VDE-RICHTLINIENZu beziehen durch / Avail

4、able at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf2006Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS

5、17.040.30 Mai 2006May 2006The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Zweck und Geltungsbereich . . . . . . . . . 32 Erluterungen zu Drehtisc

6、hen und Schwenk-einrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 Drehtische . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.2 Schwenkeinrichtungen . . . . . . . . . . 42.3 Komponentenabweichungen . . . . . . . 52.3.1 Komponentenabweichungen des KMG . . . . . . . . . . . . . . . . 52.3.2 Komponentenabweichu

7、ngen des Drehtisches . . . . . . . . . . . . . 62.3.3 Komponentenabweichungen der Schwenkeinrichtung . . . . . . . . 72.4 berdeckung . . . . . . . . . . . . . . . 73 Prfung des Drehtisches . . . . . . . . . . . 83.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . 83.2 Messeinrichtung . . . . . . . . . .

8、. . . . 93.3 Einmessen der Drehachse . . . . . . . . . 93.3.1 Einmessen der Drehachse mit einer umlaufenden Kugel . . . . . . . . . 103.3.2 Einmessen der Drehachse mit rumlichen Verfahren. . . . . . . . 103.3.3 Einfluss der Drehachse auf die Vierachsen-Abweichungen . . . . . 11Contents PagePrelimina

9、ry note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Objective and scope . . . . . . . . . . . . . . 32 Explanations regarding rotary tables and swivel devices . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 Rotary tables . . . . . . . . . . . . . . . . 32.2 Swivel devices . . . . . . . . . . . . . . . 42.3 Compon

10、ent errors . . . . . . . . . . . . . 52.3.1 Component errors of the CMM . . . 52.3.2 Component errors of the rotary table . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3.3 Component errors of the swivel device . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4 Coverage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Checking the r

11、otary table . . . . . . . . . . . 83.1 Fundamentals. . . . . . . . . . . . . . . . 83.2 Measuring equipment . . . . . . . . . . . 93.3 Qualification of the axis of rotation . . . . 93.3.1 Qualification of the axis of rotation using one circulating sphere . . . . 103.3.2 Qualification of the axis of

12、rotation using spatial methods . . . . . . . 103.3.3 Effect of the axis of rotation on the four-axis errors . . . . . . . . . . 11Frhere Ausgabe: 09.89;11.02 Entwurf,deutsch Former edition: 09/89;11/02 Draft,in German only B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All right

13、s reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 2 VDI/VDE 2617 Blatt 4 / Part 43.4 Vorgehensweise. . . . . . . . . . . . . . 123.5 Ermittlung der Prfergebnisse . . . . . . 133.6 bereinstimmung mit der Spezifikation . 144 Prfung der Schwenkeinrichtung . . . . . . 14Schrifttum. . . . . . . . .

14、. . . . . . . . . . . . 143.4 Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.5 Determination of the test results. . . . . . 133.6 Conformance with the specification . . . . 144 Checking the swivel device . . . . . . . . . . 14Bibliography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14VorbemerkungIn der

15、Richtlinie VDI/VDE 2617 sind Kenngrenzur Beschreibung der Genauigkeit von Koordinaten-messgerten (KMG) festgelegt und Verfahren zu ih-rer Prfung beschrieben. Die Richtlinie besteht zur-zeit aus folgenden Blttern:Blatt 2.1 Leitfaden zur Anwendung vonDIN EN ISO 10360-2 zur Messung vonLngenmaenBlatt 2.

16、2 FormmessungBlatt 2.3 Annahme- und Besttigungsprfung vonKoordinatenmessgerten groer Bauart Blatt 3 Komponenten der Messabweichung desGertesBlatt 4 Leitfaden zur Anwendung von DIN ENISO 10360-3 fr Koordinatenmessge-rte mit zustzlichen Drehachsen Blatt 5 berwachung durch PrfkrperBlatt 5.1 berwachung

17、mit KugelplattenBlatt 6 Koordinatenmessgerte mit optischer An-tastung; GrundlagenBlatt 6.1 Koordinatenmessgerte mit optischer An-tastung; Sensoren zur 2D-MessungBlatt 6.2 Leitfaden zur Anwendung von DIN ENISO 10360 fr Koordinatenmessgerte mitoptischen AbstandssensorenBlatt 6.3 Multisensor Koordinate

18、nmessgerte (inVorbereitung)Blatt 7 Ermittlung der Unsicherheit von Messun-gen auf Koordinatenmessgerten durch Si-mulationBlatt 8 Prfprozesseignung von Messungen mitKoordinatenmessgertenBlatt 9 Gelenkarm Koordinatenmessgerte (inVorbereitung)Blatt 10 Lasertracker (in Vorbereitung)Blatt 11 Messaufgaben

19、bezogene Messunsicherheit(in Vorbereitung)Preliminary noteGuideline VDI/VDE 2617 specifies characteristicsserving to describe the accuracy of coordinate meas-uring machines (CMMs) and describes methods forchecking these characteristics. The guideline pres-ently consists of the following parts:Part 2

20、.1 Code of practice for the application ofDIN EN ISO 10360-2 for length measure-mentPart 2.2 Form measurementPart 2.3 Acceptance and reverification tests for co-ordinate measuring machines of large di-mensionsPart 3 Components of measurement deviation ofthe machinePart 4 Guideline for the applicatio

21、n of DIN ENISO 10360-3 to coordinate measuringmachines with additional axes of rota-tionPart 5 Interim check with artefactsPart 5.1 Interim check with ball platesPart6 Coordinate measuring machines with opti-cal probes; BasicsPart 6.1 Coordinate measuring machines with opti-cal probes; Sensors for 2

22、D measurementPart 6.2 Guideline for the application of DIN ENISO 10360 to coordinate measuring ma-chines with optical distance sensorsPart 6.3 Multisensor coordinate measuring ma-chines (to be published)Part 7 Determination of measurement uncertaintyof coordinate measuring machines bymeans of simula

23、tionPart 8 Test suitability of measurements taken oncoordinate measuring machines Part 9 Articulated-arm coordinate measuring ma-chines (to be published)Part 10 Laser trackers (to be published)Part 11 Uncertainty of measurement related to themeasurement task (to be published)B55EB1B3E14C22109E918E8E

24、A43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 VDI/VDE 2617 Blatt 4 / Part 4 3 Anmerkung: In den bis 1999 verffentlichten Blttern dieserRichtlinie wird vielfach der Begriff Messunsicherheit“ benutzt,wo nach den gltigen Definitionen im

25、Internationalen Wrterbuchder Metrologie (VIM) 1 der Begriff Messabweichung“ zu ver-wenden ist. Bei der Anwendung dieser Bltter muss also Messun-sicherheit“ in der Regel durch Messabweichung“ ersetzt werden.In dem vorliegenden Blatt werden die Begriffe im Sinne der glti-gen Definitionen benutzt.Zur R

26、ichtlinie VDI/VDE 2617 sind bereits eineReihe von Blttern verffentlicht worden, weiteresind in Arbeit. Eine Liste der aktuell verfgbarenBltter dieser Richtlinie ist im Internet unterwww.vdi-richtlinien.de/2617 abrufbar. Die Norm ISO 10360-1 enthlt Begriffe fr die An-nahme- und Besttigungsprfung von

27、Koordinaten-messgerten. Dort sind auch die Kenngren zur Be-urteilung der Leistungsfhigkeit von KMG mit einerzustzlichen Drehachse definiert. In der NormISO 10360-3 werden die entsprechenden Prfverfah-ren beschrieben. Die Kenntnis dieser Normen wirdhier vorausgesetzt.1 Zweck und GeltungsbereichDie vo

28、rliegende Richtlinie ergnzt die internationaleNorm ISO 10360-3 um einige Grundlagen, erlutertdie Festlegungen und gibt Hinweise zur Anwendungfr die Annahme- und Besttigungsprfung von Ko-ordinatenmessgerten mit zustzlichen Dreh- oderSchwenkachsen. Dreh-Schwenkeinrichtungen vonMesskpfen werden in dies

29、er Richtlinie nicht behan-delt. VDI/VDE 2617 Blatt 4 gilt fr Koordinatenmessge-rte mit berhrender Antastung. KMG mit optischerAntastung werden in VDI/VDE 2617 Blatt 6,Blatt 6.1 und Blatt 6.2 behandelt. Fr die Prfungsolcher KMG mit zustzlichen Drehachsen und gege-benenfalls Schwenkachsen ist das vorl

30、iegende Blattsinngem anzuwenden. Arbeitet ein KMG mit bei-den Antastverfahren, muss es auch hinsichtlich bei-der Verfahren geprft werden.2 Erluterungen zu Drehtischen und Schwenkeinrichtungen2.1 DrehtischeDa Drehtischachsen in der Regel ber eine vorge-spannte Wlzlagerung verfgen, knnen periodischeAb

31、weichungen ber zwei Umdrehungen des Drehti-sches auftreten. Aus diesem Grund sind die Prfun-gen in der Regel ber mindestens zwei Umdrehungendes Drehtisches auszufhren.Manche Drehtische verfgen aus konstruktivenGrnden nur ber einen begrenzten Drehbereich,Note: In the parts of this guideline published

32、 until 1999, the term“uncertainty of measurement” is often used where, according to thecurrently valid definitions of the International Vocabulary of Basicand General Terms in Metrology (VIM) 1, the term “error ofmeasurement” is to be used. Therefore, when using these parts ofthe guideline, “uncerta

33、inty of measurement” must usually be re-placed by “error of measurement”. The present Part 4 uses the termsas currently defined.Of the guideline VDI/VDE 2617 various parts areavailable already, other parts are in preparation. A listof currently available parts and parts in preparationcan be found on

34、 the internet at www.vdi-richtlinien.de/2617. Standard ISO 10360-1 contains terms for acceptanceand reverification tests of coordinate measuring ma-chines. The characteristics for assessing the perform-ance of CMMs with one additional axis of rotationare also defined there. The standard ISO 10360-3

35、de-scribes the pertinent test procedures. Knowledge ofthese standards is taken for granted. 1 Objective and scopeThis guideline provides some basics supplemental tothe International Standard ISO 10360-3, explains thespecifications and gives guidance on the applicationof the standard to the acceptanc

36、e and reverificationtesting of coordinate measuring machines with addi-tional axes of rotation or additional swivel axes. Ar-ticulating probing systems are not included in thescope of this guideline.VDI/VDE 2617 Part 4 applies to coordinate measur-ing machines with contacting probes. CMMs withoptica

37、l probes are dealt with in VDI/VDE 2617Part 6, Part 6.1, and Part 6.2. The present part shall beapplied analogously to the testing of such CMMshaving additional axes of rotation and swivel axes, ifany. If a CMM uses both probing methods, the check-ing must also take into account both methods. 2 Expl

38、anations regarding rotary tables and swivel devices2.1 Rotary tablesRotary-table axles usually being supported on pre-stressed rolling bearings, errors may occur with a pe-riod of recurrence of two revolutions of the rotary ta-ble. As a rule, the tests shall therefore extend over atleast two revolut

39、ions of the rotary table. For constructive reasons, some rotary tables have alimited range of rotation only, e.g. less than 360. InB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 4 VDI/VDE 2617 Blatt 4 / Part 4z.B. w

40、eniger als 360. Bei solchen Drehtischen be-schrnkt sich die Prfung auf den Vor- und Rcklaufinnerhalb dieses Drehbereiches.Mobile Drehtische sind Drehtische, die an verschie-denen Stellen des Messbereiches, gegebenenfallsauch mit unterschiedlicher Richtung der Drehachse,aufgestellt und betrieben werd

41、en knnen. Sie sindvorzugsweise so im Messvolumen des KMG zu posi-tionieren, dass eine vollstndige berdeckung er-reicht wird (siehe Abschnitt 2.4). Fr alle mglichenund vom Hersteller zugelassenen Positionen mssendie Grenzwerte der Vierachsen-Abweichungen ein-gehalten werden.In ISO 10360-1 sind die Vi

42、erachsen-AbweichungenFR, FT und FA in radialer, tangentialer und axialerRichtung definiert. Nach ISO 10360-3 werden siemit zwei in definierten Positionen auf dem Drehtischangebrachten Prfkugeln ermittelt (Bild 1).Die Vierachsen-Abweichungen nach ISO 10360-1lassen sich nicht ohne weiteres mit den als

43、 3D-Unsicherheit“ bezeichneten Messabweichungennach der frheren Ausgabe des vorliegenden Blattesvergleichen. Letztere wurden als maximale Betrgeder positiven oder negativen Abweichungen ausge-wertet, whrend die Vierachsen-Abweichungen alsSpannweiten berechnet werden und deshalb in derRegel grer sind

44、.2.2 SchwenkeinrichtungenEine Schwenkeinrichtung ist eine Einrichtung, mitder ein Drehtisch um eine fnfte Achse geschwenktwerden kann, die nicht mit der Drehachse berein-such cases, the test is confined to forward and back-ward rotation within this range. Mobile rotary tables allow installation and

45、operationat various points within the measuring range and, ifrequired, with varying direction of the axis of rota-tion. They shall preferably be positioned in the meas-uring volume of the CMM in such a manner as toachieve full coverage (see Section 2.4). The maxi-mum permissible four-axis errors mus

46、t not be ex-ceeded for any of the positions possible and approvedby the manufacturer. ISO 10360-1 defines the radial, tangential, and axialfour-axis errors FR, FT, and FA. According toISO 10360-3, these are determined using two testspheres mounted in defined positions on the rotary ta-ble (Figure 1)

47、. The four-axis errors as defined in ISO 10360-1 arenot quite the same as the errors of measurementtermed “3D- uncertainty” in the previous issue ofthis part of the guideline. The latter were evaluated interms of maximum absolute values of the positive ornegative errors, whereas the four-axis errors

48、 are cal-culated in terms of spans and are, therefore, usuallygreater. 2.2 Swivel devicesA swivel device is a device allowing to swivel a rotarytable about a fifth axis which does not coincide withthe axis of rotation. Figure 2 and Figure 3 showBild 1. Anordnung der Prfkugeln auf dem Drehtisch zur B

49、estim-mung der Vierachsen Abweichungen Figure 1. Arrangement of the test spheres serving to determinethe four-axis errors on the rotary tableB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 VDI/VDE 2617 Blatt 4 / Part 4 5 stimmt. Bild 2 und Bild 3 zeigen zwei mglicheAusfhrungen von Schwenkeinrichtungen mit Dreh-tisc