DIN ISO TS 23165-2008 Geometrical product specifications (GPS) - Guidelines for the evaluation of coordinate measuring machine (CMM) test uncertainty (ISO TS 23165 2006)《产品几何量技术规范(.pdf

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1、August 2008 Normenausschuss Technische Grundlagen (NATG) im DINPreisgruppe 17DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 17.040.30!$N5“1435818www.din.deDVornormDIN ISO/TS

2、 23165Geometrische Produktspezifikation (GPS) Leitfaden zur Ermittlung der Testunsicherheit vonKoordinatenmessgerten (KMG) (ISO/TS 23165:2006)Geometrical product specifications (GPS) Guidelines for the evaluation of coordinate measuring machine (CMM) test uncertainty(ISO/TS 23165:2006)Spcification g

3、omtrique des produits (GPS) Lignes directrices pour lestimation de lincertitude dessai des machines mesurertridimensionnelles (MMT) (ISO/TS 23165:2006)Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 41 SeitenDIN ISO/TS 23165:2008-08 2 Inhalt Seite Nationales V

4、orwort 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich 5 2 Normative Verweisungen. 5 3 Begriffe 5 4 Allgemeines. 6 5 Antastunsicherheit bei der Prfung 7 6 berprfung des Maes. 7 6.1 Allgemeines. 7 6.2 Untersuchung der Unsicherheitsbeitrge8 6.3 Graphische Darstellung der Prfergebnisse . 10 Anhang A (normativ) Hint

5、ergrund und ausfhrlichere Informationen . 12 Anhang B (normativ) Verwendung einer alternativen Maverkrperung 27 Anhang C (informativ) Beispiele von Unsicherheitsbilanzen 28 Anhang D (informativ) Beziehung zum GPS-Matrixmodell 40 Vornorm DIN ISO/TS 23165:2008-08 3 Nationales Vorwort Eine Vornorm ist

6、das Ergebnis einer Normungsarbeit, das wegen bestimmter Vorbehalte zum Inhalt oder wegen des gegenber einer Norm abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht als Norm herausgegeben wird. Zur vorliegenden Vornorm wurde kein Entwurf verffentlicht. Erfahrungen mit dieser Vornorm sind erbeten

7、vorzugsweise als Datei per E-Mail an natgdin.de in Form einer Tabelle. Die Vorlage dieser Tabelle kann im Internet unter http:/www.din.de/stellungnahme abgerufen werden; oder in Papierform an den Normenausschuss NA 152 Technische Grundlagen (NATG) Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige

8、Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. ISO ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. ISO/TS 23165 wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 213 Geometrische Produktspezifikation und -prfung” erarbeitet. Zum Guide to the expression of uncert

9、ainty in measurement (GUM)“ siehe DIN V ENV 13005. DIN ISO/TS 23165:2008-08 4 Einleitung Diese Technische Spezifikation gehrt zur Reihe der allgemeinen Dokumente zur Geometrischen Produktspezifikation und Verifikation (GPS) (siehe ISO/TR 14638). Sie beeinflusst die Kettenglieder 5 der Normenreihe be

10、r Ma, Abstand, Radius, Winkel, Form, Richtung, Lage, Lauf und Bezge in der allgemeinen GPS-Matrix. Fr eine weitergehende ausfhrliche Information ber den Zusammenhang dieser Technischen Spezifikation mit anderen Normen und mit dem GPS-Matrixmodell siehe Anhang D. ISO 10360-2 beschftigt sich mit der A

11、nwendung der Entscheidungsregeln nach ISO 14253-1 zum Nachweis der bereinstimmung bzw. der Nicht-bereinstimmung bei der Annahme oder Besttigung eines Koordinatenmessgerts (KMG) bezglich seiner Spezifikationen. Diese Entscheidungsregeln beruhen auf der Angabe der Messunsicherheit, welche sich whrend

12、des Tests ergeben hat, und machen folglich eine vollstndige Ermittlung der Testunsicherheit erforderlich. Diese Unsicherheit drckt aus, wie genau der Test ist und folglich wie eng die Sicherheitsgrenzen gesetzt werden mssen, um eine vernnftige Entscheidung bei einem vorgegebenen Vertrauensniveau tre

13、ffen zu knnen. Die bliche Praxis der Koordinatenmesstechnik macht die Messtechniker und Praktiker mit der Messunsicherheit vertraut. Jede mgliche Einflussgre, welche das Messergebnis beeinflussen knnte, wird in Betracht gezogen und als ein Beitrag zur Messunsicherheit quantifiziert, und schlielich a

14、ufsummiert, um die Gesamtunsicherheit zu erhalten. Der Zweck der Messung ist es, quantitative Informationen ber eine gegebene Messgre zu sammeln und die Messunsicherheitsangabe drckt aus, wie zuverlssig diese Information ist. Fr den Fall der Leistungsberprfung eines KMG ist es der Zweck der Messung,

15、 die Leistungsfhigkeit des KMG zu untersuchen und nicht die Form oder das Ma einer Maverkrperung, welche kalibriert ist und daher im Voraus gut bekannt ist. Die Unsicherheit, welche in diesem Fall ausgewertet wird, quantifiziert, wie genau die berprfung ist. Die berprfung weist die Qualitt des KMG d

16、urch den Vergleich des whrend der berprfung gemessenen Wertes mit den bekannten kalibrierten Werten der Maverkrperungen (Antastabweichung P oder Anzeigeabweichung E ) nach und nicht durch die Angabe der Unsicherheit. Folglich werden nur diejenigen Anteile der Unsicherheit, welche sich auf die berprf

17、ung selbst beziehen, in die Unsicherheitsbilanz mit einbezogen. Insbesondere werden Messabweichungen, welche durch das KMG selbst eingefhrt werden, nicht in die Unsicherheitsbilanz mit einbezogen. Insgesamt ergeben diese Abweichungen die Antastabweichung P oder die Anzeigeabweichung E , aber sie sag

18、en Nichts ber die Zuverlssigkeit der berprfung aus und sind folglich keine Beitrge zur Testunsicherheit. Von einem anderen Gesichtspunkt aus ist es das Prinzip von ISO 14253-1, dass es stets diejenige Person, welche die Messung durchfhrt, ist, welche fr die Unsicherheitsermittlung verantwortlich ist

19、, ob zur berprfung der bereinstimmung oder aber der Nichtbereinstimmung mit den Spezifikationen. Mit anderen Worten, der Prfer ist verantwortlich fr jegliche Unvollkommenheit, welche whrend der berprfung auftritt, und er bercksichtigt dies im Sinne der Testunsicherheit. Eine Folgerung daraus ist, da

20、ss der Prfer nur fr die unter seine Verantwortung fallenden wesentlichen Faktoren zur Rechenschaft gezogen werden sollte, d. h. nur diese Anteile sollten in die Testunsicherheitsbilanz mit einbezogen werden. Da die berprfung nach ISO 10360-2 nicht notwendigerweise durch den Hersteller des KMG durchg

21、efhrt wird, trgt der Prfer keinerlei Verantwortung fr die Eigenabweichungen des KMG. Ein Kufer zum Beispiel mchte mglicherweise nachweisen, dass ein KMG mit groen Abweichungen auerhalb der Spezifikation liegt; wenn dann diese Abweichungen des KMG in der Unsicherheitsbilanz bercksichtigt wrden, dann

22、wrde die sich ergebende Testunsicherheit so gro werden, dass dadurch wahrscheinlich gar nichts berprft werden knnte. Wenn die berprfung durch den Hersteller eines KMG durchgefhrt wird, dann trgt der Letztere als Prfer bei der Ermittlung der Testunsicherheit die Verantwortung fr jegliche Unvollkommen

23、heit bei der Durchfhrung der berprfung wodurch sich der Annahmebereich einengt und als Hersteller trgt er die Verantwortung fr jegliche Unvollkommenheit des KMG bezglich aller groen Werte der Antastabweichung P und der Anzeigeabweichung E . Vornorm DIN ISO/TS 23165:2008-08 5 1 Anwendungsbereich Dies

24、e Technische Spezifikation gibt eine Empfehlung fr die Anwendung der in ISO 10360-2 beschriebenen Prfung, indem sie die Ermittlung der nach ISO 14253-1 erforderlichen Testunsicherheit erklrt. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderli

25、ch. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). ISO 1:2002, Geometrical Product Specifications (GPS) Standard reference temperature for geometrical product

26、specification and verification ISO 3650:1998, Geometrical Product Specifications (GPS) Length standards Gauge blocks ISO 10360-1:2000, Geometrical Product Specifications (GPS) Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) Part 1: Vocabulary ISO 10360-2:2001, Geometrical

27、 Product Specifications (GPS) Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) Part 2: CMMs used for measuring size ISO 14253-1:1998, Geometrical Product Specifications (GPS) Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment Part 1: Decision rules for proving

28、 conformance or non-conformance with specifications ISO/TS 14253-2:1999, Geometrical Product Specifications (GPS) Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment Part 2: Guide to the estimation of uncertainty in GPS measurement, in calibration of measuring equipment and in product ve

29、rification ISO 14660-1:1999, Geometrical Product Specifications (GPS) Geometrical features Part 1: General terms and definitions ISO/TS 17450-2:2002, Geometrical product specifications (GPS) General concepts Part 2: Basic tenets, specifications, operators and uncertainties International vocabulary o

30、f basic and general terms in metrology (VIM), BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML, 2nd ed., 1993 Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM), BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML, 1993, corrected and reprinted in 1995 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die B

31、egriffe nach ISO 10360-1, ISO 14660-1, ISO 14253-1, ISO/TS 17450-2, VIM und die folgenden Begriffe. 3.1 Testunsicherheit erweiterte, ausschlielich der Prfeinrichtung und ihrer Verwendung whrend der berprfung zugeordnete Unsicherheit U , welche die Bereiche der bereinstimmung und der Nichtbereinstimm

32、ung nach den Entscheidungsregeln nach ISO 14253-1 einschrnkt Vornorm DIN ISO/TS 23165:2008-08 6 ANMERKUNG 1 Die Testunsicherheit ist ein Ma fr die Qualitt der Prfeinrichtung und ihrer Verwendung whrend der berprfung. Sie ist nicht ein Ma fr die Leistungsfhigkeit des KMG, welche durch die Antastabwei

33、chung P und die Anzeigeabweichung E bestimmt wird. ANMERKUNG 2 Die Testunsicherheit wird durch den Prfer beeinflusst, welcher die Prfeinrichtung zur Verfgung stellt und verwendet, wodurch sich ein eingeschrnkter Bereich der bereinstimmung oder Nichtbereinstimmung im Falle einer groen Testunsicherhei

34、t ergibt, und sie liegt in seiner Verantwortung, 3.2 Prfer Partei, welche die in ISO 10360-2 festgelegte berprfung durchfhrt ANMERKUNG 1 Bei einer Annahmeprfung kann der Prfer entweder der Lieferant oder der Kunde sein, mglicherweise vertreten durch eine dritte Partei. ANMERKUNG 2 Bei einer Besttigu

35、ngsprfung ist der Prfer der Nutzer selbst, mglicherweise vertreten durch eine dritte Partei. ANMERKUNG 3 Der Prfer ist immer fr die Testunsicherheit verantwortlich. 3.3 Gegenseite des Prfers Partei, welche nicht Prfer ist ANMERKUNG 1 Bei einer Annahmeprfung kann die Gegenseite des Prfers entweder de

36、r Kunde oder der Lieferant sein, mglicherweise vertreten durch eine dritte Partei. ANMERKUNG 2 Bei einer Besttigungsprfung ist die Gegenseite des Prfers der Nutzer selbst, mglicherweise vertreten durch eine dritte Partei. 3.4 thermischer Ausdehnungskoeffizient CTE Koeffizient der thermischen Ausdehn

37、ung eines Materials bei 20 C ANMERKUNG Fr den Zweck dieser Technischen Spezifikation wird nur der CTE der Maverkrperung in Betracht gezogen. 4 Allgemeines Diese Technische Spezifikation stellt vereinfachte Gleichungen fr die Testunsicherheit der in bereinstimmung mit ISO 10360-2 zu prfenden Gren (d.

38、 h. Antastabweichung P und Anzeigeabweichung E ) zur Verfgung und ist zum schnellen Nachschlagen fr die Anwendung vorgesehen. Mehr in die Einzelheiten gehende Informationen werden im Anhang A gegeben, welcher sowohl das allgemeine Unsicherheitsmodell, von dem die vereinfachten Gleichungen abgeleitet

39、 worden sind, als auch einige Errterungen der Art jedes Unsicherheitsbeitrags, gemeinsam mit Hinweisen darauf, wie diese mglichst klein gehalten werden und wie ihre Eingangsunsicherheiten abgeschtzt werden knnen, zur Verfgung stellt. Zustzlich werden mgliche weitere Unsicherheitsbeitrge aufgefhrt. A

40、uch wenn der Hauptteil fr die alltgliche Anwendung ausreichen mag, wird ein sorgfltiges Lesen des Anhangs A empfohlen, und zwar sowohl fr die Hintergrundinformationen, als auch fr typische Anwendungsflle. Die vereinfachten Gleichungen fr die Testunsicherheit, welche in dieser Technischen Spezifikati

41、on fr die Hauptunsicherheitsbeitrge angegeben werden, sind unter den meisten allgemeinen Umstnden reprsentativ. Sie sind allerdings auf derartige Umstnde beschrnkt und knnen mglicherweise in besonderen Fllen unangemessen sein. Eine sorgfltige Untersuchung der tatschlich vorliegenden Umstnde wird emp

42、fohlen, um festzustellen, ob ein im Anhang A aufgefhrter Unsicherheitsbeitrag tatschlich vernachlssigbar ist oder nicht. Vornorm DIN ISO/TS 23165:2008-08 7 Sobald die kombinierten Standardunsicherheiten ()Pu oder ()Eu den vereinfachten Gleichungen entsprechend ausgewertet worden sind, werden die erw

43、eiterten Unsicherheiten ()PU oder ()EU durch Multiplikation mit einem Erweiterungsfaktor k wie folgt erhalten: () ()PukPU = (1) und () ()EukEU = . (2) Es sollte der Wert 2=k verwendet werden. Der Anhang B behandelt den speziellen Fall, dass die Maverkrperung durch die Gegenseite des Prfers zur Verfg

44、ung gestellt wird. Vollstndig durchgefhrte numerische Beispiele werden im Anhang C angegeben. 5 Antastunsicherheit bei der Prfung Die empfohlene Gleichung fr die Standardunsicherheit der Antastabweichung ()Pu ist () ()FuFPu222+= . (3) Dabei ist F die Formabweichung, angegeben im Kalibrierschein und

45、()Fu die Standardunsicherheit der Formabweichung, angegeben im Kalibrierschein Die erweiterte Unsicherheit U , welche im Kalibrierschein angegeben ist, muss in die Standardunsicherheit u umgerechnet werden, indem sie durch den Erweiterungsfaktor k dividiert wird, d. h. es gilt kUu = . Der Wert von k

46、 ist ebenfalls im Kalibrierschein angegeben und sein Wert ist in den meisten Fllen 2=k . ANMERKUNG Eine ungengende Starrheit der Prfkugel kann zustzliche Abweichungen des Wertes P hervorrufen, welche nicht in der oben angegebenen Gleichung zur Berechnung der Unsicherheit bercksichtigt worden sind (f

47、r Einzelheiten siehe den Abschnitt A.2.2). 6 berprfung des Maes 6.1 Allgemeines Die empfohlene Gleichung fr die Standardunsicherheit der Anzeigeabweichung ()Eu ist () ( ) ( ) () ()()fixtaligncal22222uuuuuEut+= . (4) Vornorm DIN ISO/TS 23165:2008-08 8 Dabei ist cal die Kalibrierabweichung der Maverkr

48、perung, die Abweichung aufgrund des Eingabewertes des CTE der Maverkrperung, t die Abweichung aufgrund des Eingabewertes der Temperatur der Maverkrperung, align die Abweichung aufgrund der Ausrichtung der Maverkrperung und fixt die Abweichung aufgrund der Befestigung der Maverkrperung. 6.2 Untersuchung der Unsicherheitsbeitrge 6.2.1 Unsicherheit aufgrund der Kalibrierung der Maverkrperung ()calu Die empfohlene Gleichung fr diesen Unsicherheitsbeitrag ist ()()kUucalcal = . (5) Dabei ist calU die erweiterte Unsicherheit der Maverkrperung