面向任务的测量不确定度评估原理和方法

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1、第1期(总第158期)机械工程与自动化No．12010年2月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MAT10NFeb．文章编号：1672—6413(2010)01—0190—02面向任务的测量不确定度评估原理和方法张勇，黄之勇(1．广东省计量科学研究院，广东广州510405；2．湖北环宇车灯有限公司，湖北襄樊441021)摘要：坐标测量机是典型的面向任务的测量设备，测量任务的改变将引入不同的测量不确定度。怎样评估坐标机面向任务的测量不确定度，目前我国还没有这方面专门的技术规范。参考ISO／TS1553O系列标准，介绍了坐标测量机面向任务的不确定度评估原理和方法。关键词：坐标测

2、量机；面向任务测量；测量不确定度中图分类号：TH72文献标识码：B0引言一致。不确定度的来源主要有：①测量过程；②标准坐标测量机是广泛应用在制造领域的几何量测量件的校准；③被测对象形状误差的改变、材料膨胀系设备。坐标测量机按规范经过校准，其长度测量能力数的差别和表面特性的不同；④环境条件的实际变化和形状测量能力有了溯源，但其测量对象复杂，测量情况。策略和应用软件丰富多样，仅凭长度和形状的校准结3不确定度计算果评估坐标测量机面向任务的不确定度是不全面的。扩展不确定度c厂，由式(1)计算(置信水准取而面向任务的不确定度又影响坐标机对测量结果的符95％，则系数正一2)：合性判断，因此，科学地估算

3、坐标机面向任务测量的●_'。●。●_。。_。●。-。_^●_。——U--kx√“+“；+乱+Ibj。⋯⋯⋯⋯⋯(1)不确定度对正确使用坐标机有重要意义。本文参考国其中：为标准件校准证书给出的不确定度分量；“际通用的做法，采用已校准过的标准件来评估面向任为坐标机测量过程引入的不确定度分量；U为不同测务的不确定度。这是基于实验的方法，选用的标准件量对象因材质与加工导致的不确定度分量；b为坐标与被测对象近似，坐标测量机运用相同的测量方案重测量机的系统误差。复测量此标准件，并与标准件的校准结果进行比较，综(1)标准件校准证书给出的其相关尺寸要素的扩合分析各种不确定度的来源，合成即可得到面向任务展不

4、确定度为，则：的不确定度。“--Uf／k。1不确定度评估准备(2)坐标机测量过程有许多因素如坐标的机械运(1)确保采用的标准件与实际工件有相近材质、几动误差、探测误差、光栅尺分辨率、温度梯度、装夹、何形状和尺寸，对于角度两者相差不能大于5。，尺寸差别测量重复性等都会引起测量数据的变化，故引入了不不能大于1O。该标准件的相关尺寸要素经过校准，其确定度分量z由多次测量的标准差来考虑各因素的校准的不确定度应尽可能小并具有足够的可靠性。综合影响，那么：(2)对于测量标准件与实际工件，坐标机配置和测量方案一致，同时保证两者的测量环境条件相似。(3)将标准件安放在坐标机的正常工作区域，采√骞c。⋯⋯⋯

5、⋯用相同的测量程序对被测量的尺寸要素由不同的操作其中：为某项尺寸要素的测量次数；为其测量的平员、在不同的时间段重复测量20次。均值；Y为第个测量值。2产生不确定度的原因(3)工件表面的实际加工状况属于微观效应，对这种基于实验的不确定度评估方法，对坐标机来测量不确定度的影响是可以忽略的，最大的影响量是说除了被测对象由工件换成标准件外，其余条件完全当材质改变后，因环境温度变化引起的不确定度。对收稿日期：2009—12-18作者简介：张勇(1967一)，男，湖南长沙人，高级工程师，硕士。2010年第l期张勇，等：面向任务的测量不确定度评估原理和方法·191·于不同测量对象因材质与加工导致的标准不

6、确定度分寸要素的大小。量，由下式估算：4计算实例一(丁一20)×U×L。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)采用坐标机测量如图1所示工件的直径、倾斜度其中：。为标准件的材料热膨胀系数引入的不确定与位置度，计算各尺寸要素的不确定度。度；T为标准件在测量过程中的平均温度；L为测量尺图1工件选用一个标准工件，该标准件经有能力的机构校得到各标准不确定度后，经过合成，代入式(1)，准，并提供校准证书，证书上有关尺寸要素的测量结得到扩展不确定度，汇总于表3。果见表1。本实例，直径、倾斜度和位置度测量的扩展不确表1标准工件的校准结果定度与各自最大允许误差的比值分别为2O％、14％和6，均不大于3O％，表明测量能力足够

7、。参数直径(mm)倾斜度(。)位置度(mm)校准值l50．00150．Ol960．Ol385结束语U，0．00200．00400．0030采用校准过的标准工件来评估坐标机面向任务的‘Ⅵ0．00100．00200．0015不确定度，估算的原理简单、直观。该方法目前已被考虑到坐标机是24h连续工作，在24h内，取基确定为ISO标准，向坐标测量机的使用者推广，我国本相同的时间间隔测量标准工件，每次测量完毕后记的相关机构也正在将